Zbulim i madh! Lazeri me fibra femtosekondëshe me fuqi më të lartë në botë, 3 μm, në infra të kuqe të mesme

Zbulim i madh! Infrakuqi i mesëm me fuqi më të lartë në botë, 3 μmlazer me fibra femtosekondë

Lazer me fibraPër të arritur daljen e lazerit me infra të kuqe të mesme, hapi i parë është të zgjidhni materialin e duhur të matricës së fibrave. Në lazerët me fibra me infra të kuqe të afërt, matrica e qelqit të kuarcit është materiali më i zakonshëm i matricës së fibrave me humbje shumë të ulët transmetimi, forcë mekanike të besueshme dhe stabilitet të shkëlqyer. Megjithatë, për shkak të energjisë së lartë të fononit (1150 cm-1), fibra e kuarcit nuk mund të përdoret për transmetimin e lazerit me infra të kuqe të mesme. Për të arritur transmetim me humbje të ulët të lazerit me infra të kuqe të mesme, duhet të rizgjedhim materiale të tjera të matricës së fibrave me energji më të ulët të fononit, siç është matrica e qelqit të sulfurit ose matrica e qelqit të fluorit. Fibra e sulfurit ka energjinë më të ulët të fononit (rreth 350 cm-1), por ka problemin se përqendrimi i dopingut nuk mund të rritet, kështu që nuk është i përshtatshëm për përdorim si fibër fitimi për të gjeneruar lazer me infra të kuqe të mesme. Megjithëse substrati i qelqit të fluorit ka një energji fononi pak më të lartë (550 cm-1) sesa substrati i qelqit të sulfurit, ai gjithashtu mund të arrijë transmetim me humbje të ulët për lazerët me infra të kuqe të mesme me gjatësi vale më pak se 4 μm. Më e rëndësishmja, substrati i qelqit fluor mund të arrijë një përqendrim të lartë të dopingut të joneve të rralla të tokës, i cili mund të sigurojë fitimin e nevojshëm për gjenerimin e lazerit në infra të kuqe të mesme, për shembull, fibra më e pjekur e fluorit ZBLAN për Er3+ ka qenë në gjendje të arrijë një përqendrim dopingu deri në 10 mol. Prandaj, matrica e qelqit fluor është materiali më i përshtatshëm i matricës së fibrave për lazerët me fibra në infra të kuqe të mesme.

Kohët e fundit, ekipi i Profesor Ruan Shuangchen dhe Profesor Guo Chunyu në Universitetin Shenzhen zhvilloi një femtosekondë me fuqi të lartë.lazer me fibra pulsii përbërë nga oscilator fibre Er:ZBLAN me bllokim të modalitetit 2.8μm, paraamplifikator fibre Er:ZBLAN me një modalitet dhe amplifikator kryesor fibre Er:ZBLAN me fushë të modalitetit të madh.
Bazuar në teorinë e vetë-kompresimit dhe amplifikimit të pulsit ultra të shkurtër në infra të kuqe të mesme të kontrolluar nga gjendja e polarizimit dhe punën e simulimit numerik të grupit tonë kërkimor, të kombinuara me metodat jolineare të shtypjes dhe kontrollit të modalitetit të fibrës optike me modalitet të madh, teknologjinë e ftohjes aktive dhe strukturën e amplifikimit të pompës me dy skaje, sistemi arrin një dalje pulsi ultra të shkurtër 2.8μm me një fuqi mesatare prej 8.12W dhe një gjerësi pulsi prej 148 fs. Rekordi ndërkombëtar i fuqisë mesatare më të lartë të arritur nga ky grup kërkimor u rifreskua më tej.

Figura 1 Diagrama e strukturës së lazerit me fibra Er:ZBLAN bazuar në strukturën MOPA
Struktura elazer femtosekondëshSistemi është treguar në Figurën 1. Fibra Er:ZBLAN me një modalitet të vetëm dhe me dy shtresa me gjatësi 3.1 m u përdor si fibër përforcuese në paraamplifikatorin me një përqendrim dopingu prej 7 mol.% dhe një diametër bërthame prej 15 μm (NA = 0.12). Në amplifikatorin kryesor, një fibër Er:ZBLAN me fushë të modalitetit të madh me dy shtresa dhe një gjatësi prej 4 m u përdor si fibër përforcuese me një përqendrim dopingu prej 6 mol.% dhe një diametër bërthame prej 30 μm (NA = 0.12). Diametri më i madh i bërthamës bën që fibra përforcuese të ketë koeficient jolinear më të ulët dhe të mund të përballojë fuqi maksimale dhe dalje pulsi më të lartë me energji pulsi më të madhe. Të dy skajet e fibrës përforcuese janë të bashkuara në kapakun e terminalit AlF3.