Femtosekunda visoke močilaserima veliko uporabno vrednost v znanstvenih raziskavah in industrijskih področjih, kot so generiranje terahercev, generiranje atosekundnih impulzov in optični frekvenčni glavnik.Modificirani laserjiki temeljijo na tradicionalnih medijih z blokovnim ojačanjem, so omejeni z učinkom toplotne leče pri visoki moči, trenutno pa je največja izhodna moč približno 20 W.
Laser za tanke pločevine uporablja strukturo črpalke z več prehodi, da odražalučka črpalkena medij za pridobitev pločevine z debelino 100 mikronov za visoko učinkovito absorpcijo črpalke. Izjemno tanek ojačitveni medij v kombinaciji s tehnologijo povratnega hlajenja močno zmanjša vpliv učinka termične leče in nelinearnega učinka ter lahko doseže višjo moč femtosekundnega impulza.
Oscilatorji rezin v kombinaciji s tehnologijo zaklepanja načina Kerrove leče so glavno sredstvo za pridobitev visoke povprečne moči laserskega izhoda s širino impulza v vrstnem redu femtosekunde.
FIG. 1 (a) 72 diagram optične strukture in (b) fizični diagram modula črpalke
Skupina raziskovalcev s Kitajske akademije znanosti je zasnovala in izdelala laser za plošče s Kerrovo lečo, ki temelji na samorazvitem 72-smernem modulu črpalke, in razvila laser za liste z lečo Kerr z najvišjo povprečno močjo in enojnim pulzna energija na Kitajskem.
Na podlagi načela zaklepanja načina Kerrove leče in iterativnega izračuna matrike ABCD je raziskovalna skupina najprej analizirala teorijo zaklepanja načina laserja za zaklepanje načina s tanko ploščo Kerrove leče, simulirala spremembe načina v resonatorju med operacijo zaklepanja načina in neprekinjenega delovanja ter potrdil, da se bo radij načina votline na trdi membrani zmanjšal za več kot 7 % po zaklepanju načina.
Nato je raziskovalna skupina, ki jo je vodilo načelo načrtovanja, zasnovala in izdelala načinsko zaklenjen resonator Kerrove leče (SL. 2), ki je temeljil na modulu 72-smerne črpalke (SL. 1), ki ga je neodvisno razvila ekipa, in pridobila impulzni laser izhod s povprečno močjo 11,78 W, širino impulza 245 fs in energijo posameznega impulza 0,14 μJ pri času črpanja 72 W. Širina izhodnega impulza in sprememba intrakavitetnega načina se dobro ujemata z rezultati simulacije.
FIG. 2 Shematski diagram resonančne votline laserja z rezinami Yb:YAG z zaklenjenim načinom Kerrove leče, uporabljenega v poskusu
Da bi izboljšali izhodno moč laserja, je raziskovalna skupina povečala polmer ukrivljenosti zrcala za ostrenje in natančno prilagodila Kerrovo srednjo debelino in disperzijo drugega reda. Ko je bila moč črpalke nastavljena na 94 W, se je povprečna izhodna moč povečala na 22,33 W, širina impulza je bila 394 fs in energija posameznega impulza 0,28 μJ.
Za nadaljnje povečanje izhodne moči bo raziskovalna skupina dodatno povečala radij ukrivljenosti fokusiranega konkavnega para zrcal, medtem ko bo resonator postavila v zaprto okolje z nizkim vakuumom, da se zmanjša vpliv zračnih motenj in disperzije zraka.
Čas objave: 15. avgusta 2023