Femtosekundni signal visoke močilaserima veliko uporabno vrednost v znanstvenih raziskavah in industrijskih področjih, kot so generacija terahercev, generacija atosekundnih impulzov in optični frekvenčni glavnik.Laserji z zaklenjenimi modiki temeljijo na tradicionalnih medijih z blokovnim ojačanjem, so pri visoki moči omejeni zaradi učinka toplotnega lečenja, trenutno pa je največja izhodna moč približno 20 W.
Tankoplastni laser uporablja večprehodno strukturo črpalke za odbojlučka črpalkena ploščati ojačevalni medij debeline 100 mikronov za visoko učinkovito absorpcijo črpalke. Izjemno tanek ojačevalni medij v kombinaciji s tehnologijo povratnega hlajenja močno zmanjša vpliv učinka toplotne leče in nelinearnega učinka ter lahko doseže večjo moč femtosekundnega impulznega izhoda.
Oscilatorji na osnovi rezin v kombinaciji s tehnologijo zaklepanja modov Kerr leče so glavno sredstvo za doseganje visoke povprečne moči laserskega izhoda s širino impulza v vrstnem redu femtosekund.
SLIKA 1 (a) 72 diagram optične strukture in (b) fizični diagram modula črpalke
Ekipa raziskovalcev Kitajske akademije znanosti je zasnovala in izdelala lasersko ploščo z zaklenjenim načinom delovanja Kerr leče, ki temelji na lastno razvitem 72-smernem črpalnem modulu, in razvila lasersko ploščo z zaklenjenim načinom delovanja Kerr leče z najvišjo povprečno močjo in energijo posameznega impulza na Kitajskem.
Raziskovalna skupina je na podlagi principa zaklepanja modov Kerrove leče in iterativnega izračuna matrike ABCD najprej analizirala teorijo zaklepanja modov tankoploščnega laserja z zaklepanjem modov Kerrove leče, simulirala spremembe modov v resonatorju med delovanjem zaklepanja modov in neprekinjenim delovanjem ter potrdila, da se bo polmer modov votline na trdi membrani po zaklepanju modov zmanjšal za več kot 7 %.
Raziskovalna skupina je nato, v skladu s tem načelom, zasnovala in izdelala resonator z zaklenjenim modom Kerrove leče (slika 2), ki temelji na 72-smernem črpalnem modulu (slika 1), ki ga je neodvisno razvila skupina, in dosegla impulzni laserski izhod s povprečno močjo 11,78 W, širino impulza 245 fs in energijo posameznega impulza 0,14 μJ pri črpalnem času 72 W. Širina izhodnega impulza in sprememba znotrajvotlinskega moda se dobro ujemata z rezultati simulacije.
SLIKA 2 Shematski diagram resonančne votline Kerrovega lečnega laserja na osnovi Yb:YAG rezin, uporabljenega v poskusu
Da bi izboljšali izhodno moč laserja, je raziskovalna skupina povečala polmer ukrivljenosti fokusirnega zrcala ter natančno prilagodila debelino Kerrovega medija 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, energija posameznega impulza pa 0,28 μJ.
Za nadaljnje povečanje izhodne moči bo raziskovalna skupina dodatno povečala polmer ukrivljenosti fokusiranega konkavnega para zrcal, hkrati pa bo resonator postavila v zaprto okolje z nizkim vakuumom, da bi zmanjšala vpliv motenj zraka in razpršitve zraka.
Čas objave: 15. avg. 2023