Femtosecond υψηλής ισχύοςλέιζερέχει μεγάλη αξία εφαρμογής σε επιστημονική έρευνα και βιομηχανικά πεδία όπως η παραγωγή terahertz, η παραγωγή παλμών attosecond και η χτένα οπτικής συχνότητας.Mod-locked λέιζερπου βασίζονται σε παραδοσιακά μέσα μπλοκ απολαβής περιορίζονται από το φαινόμενο θερμικού φακού σε υψηλή ισχύ και επί του παρόντος η μέγιστη ισχύς εξόδου είναι περίπου 20 W.
Το λέιζερ λεπτού φύλλου χρησιμοποιεί δομή αντλίας πολλαπλών διελεύσεων για να αντανακλά τοφως αντλίαςστο μέσο κέρδους φύλλου με πάχος 100 microns για απορρόφηση αντλίας υψηλής απόδοσης. Το εξαιρετικά λεπτό μέσο απολαβής σε συνδυασμό με την τεχνολογία backcooling μειώνει σημαντικά την επίδραση του θερμικού φαινομένου του φακού και του μη γραμμικού εφέ και μπορεί να επιτύχει υψηλότερη ισχύ εξόδου παλμού femtosecond.
Οι ταλαντωτές Wafer σε συνδυασμό με την τεχνολογία κλειδώματος λειτουργίας φακού Kerr είναι το κύριο μέσο για την απόκτηση υψηλής μέσης ισχύος λέιζερ με πλάτος παλμού της τάξης του femtosecond.
ΣΥΚΟ. 1 (α) 72 διάγραμμα οπτικής δομής και (β) φυσικό διάγραμμα της μονάδας αντλίας
Μια ομάδα ερευνητών από την Κινεζική Ακαδημία Επιστημών σχεδίασε και κατασκεύασε ένα λέιζερ φύλλου κλειδωμένου με λειτουργία φακού Kerr με βάση την αυτοαναπτυχθείσα μονάδα αντλίας 72 κατευθύνσεων και ανέπτυξε ένα λέιζερ φύλλου κλειδωμένου με λειτουργία φακού Kerr με την υψηλότερη μέση ισχύ και μονή παλμική ενέργεια στην Κίνα.
Με βάση την αρχή του κλειδώματος λειτουργίας φακού Kerr και τον επαναληπτικό υπολογισμό της μήτρας ABCD, η ερευνητική ομάδα αρχικά ανέλυσε τη θεωρία κλειδώματος τρόπου λειτουργίας του λέιζερ κλειδώματος λειτουργίας φακού Kerr λεπτής πλάκας, προσομοίωσε τις αλλαγές τρόπου λειτουργίας στον αντηχείο κατά τη λειτουργία κλειδώματος λειτουργίας και συνεχής λειτουργία και επιβεβαίωσε ότι η ακτίνα λειτουργίας κοιλότητας στο σκληρό διάφραγμα θα μειωθεί περισσότερο από 7% μετά το κλείδωμα της λειτουργίας.
Στη συνέχεια, καθοδηγούμενη από την αρχή του σχεδιασμού, η ερευνητική ομάδα σχεδίασε και κατασκεύασε ένα αντηχείο κλειδωμένου με λειτουργία φακού Kerr (Εικ. 2) με βάση τη μονάδα αντλίας 72 κατευθύνσεων (ΕΙΚ.1) που αναπτύχθηκε ανεξάρτητα από την ομάδα, και έλαβε ένα παλμικό λέιζερ έξοδος με μέση ισχύ 11,78W, πλάτος παλμού 245 fs και ενέργεια μονού παλμού 0,14μJ σε χρόνο άντλησης 72 W. Το πλάτος του παλμού εξόδου και η διακύμανση του τρόπου λειτουργίας ενδοκοιλότητας συμφωνούν καλά με τα αποτελέσματα της προσομοίωσης.
ΣΥΚΟ. 2 Σχηματικό διάγραμμα της κοιλότητας συντονισμού του λέιζερ γκοφρέτας Yb:YAG με κλειδωμένη λειτουργία φακού Kerr που χρησιμοποιήθηκε στο πείραμα
Προκειμένου να βελτιωθεί η ισχύς εξόδου του λέιζερ, η ερευνητική ομάδα αύξησε την ακτίνα καμπυλότητας του καθρέφτη εστίασης και βελτίωσε το μεσαίο πάχος Kerr και τη διασπορά δεύτερης τάξης. Όταν η ισχύς της αντλίας ορίστηκε στα 94 W, η μέση ισχύς εξόδου αυξήθηκε στα 22,33 W και το πλάτος του παλμού ήταν 394 fs και η ενέργεια ενός παλμού ήταν 0,28 μJ.
Για να αυξήσει περαιτέρω την ισχύ εξόδου, η ερευνητική ομάδα θα αυξήσει περαιτέρω την ακτίνα καμπυλότητας του εστιασμένου κοίλου ζεύγους καθρέφτη, ενώ θα τοποθετήσει τον συντονιστή σε κλειστό περιβάλλον χαμηλού κενού για να μειώσει την επίδραση της διαταραχής του αέρα και της διασποράς του αέρα.
Ώρα δημοσίευσης: Αυγ-15-2023