Femtosecond daya tinggilasermemiliki nilai aplikasi besar dalam penelitian ilmiah dan bidang industri seperti pembangkitan terahertz, pembangkitan pulsa attodetik, dan sisir frekuensi optik.Laser terkunci modberdasarkan media blok-gain tradisional dibatasi oleh efek lensa termal pada daya tinggi, dan saat ini daya keluaran maksimum sekitar 20 W.
Laser lembaran tipis menggunakan struktur pompa multi-pass untuk memantulkanlampu pompake media penguatan lembaran dengan ketebalan 100 mikron untuk penyerapan pompa yang sangat efisien. Media penguatan yang sangat tipis dikombinasikan dengan teknologi pendinginan balik sangat mengurangi pengaruh efek lensa termal dan efek nonlinier, dan dapat mencapai keluaran pulsa femtodetik berdaya lebih tinggi.
Osilator wafer yang dipadukan dengan teknologi penguncian mode lensa Kerr merupakan sarana utama untuk memperoleh keluaran laser daya rata-rata tinggi dengan lebar pulsa dalam orde femtodetik.
GAMBAR 1 (a) 72 diagram struktur optik dan (b) diagram fisik modul pompa
Sebuah tim peneliti dari Akademi Ilmu Pengetahuan Tiongkok merancang dan membangun laser lembaran mode-terkunci lensa Kerr berdasarkan modul pompa 72 arah yang dikembangkan sendiri, dan mengembangkan laser lembaran mode-terkunci lensa Kerr dengan daya rata-rata dan energi pulsa tunggal tertinggi di Tiongkok.
Berdasarkan prinsip penguncian mode lensa Kerr dan perhitungan berulang matriks ABCD, tim peneliti pertama-tama menganalisis teori penguncian mode laser penguncian mode lensa Kerr pelat tipis, mensimulasikan perubahan mode dalam resonator selama operasi penguncian mode dan operasi berkelanjutan, dan mengonfirmasi bahwa radius mode rongga pada diafragma keras akan berkurang lebih dari 7% setelah penguncian mode.
Selanjutnya, dengan dipandu oleh prinsip desain, tim peneliti merancang dan membangun resonator mode-locked lensa Kerr (Gbr. 2) berdasarkan modul pompa 72 arah (Gbr. 1) yang dikembangkan secara independen oleh tim, dan memperoleh keluaran laser berdenyut dengan daya rata-rata 11,78 W, lebar pulsa 245 fs, dan energi pulsa tunggal 0,14μJ pada waktu pemompaan 72 W. Lebar pulsa keluaran dan variasi mode intracavity sangat sesuai dengan hasil simulasi.
GAMBAR 2 Diagram skema rongga resonansi laser wafer Yb:YAG mode-locked lensa Kerr yang digunakan dalam percobaan
Untuk meningkatkan daya keluaran laser, tim peneliti meningkatkan radius kelengkungan cermin pemfokus, dan menyempurnakan ketebalan medium Kerr dan dispersi orde kedua. Ketika daya pompa diatur ke 94 W, daya keluaran rata-rata meningkat menjadi 22,33 W, dan lebar pulsa adalah 394 fs dan energi pulsa tunggal adalah 0,28 μJ.
Untuk lebih meningkatkan daya keluaran, tim peneliti akan lebih meningkatkan radius kelengkungan pasangan cermin cekung terfokus, sambil menempatkan resonator dalam lingkungan tertutup vakum rendah untuk mengurangi pengaruh gangguan udara dan dispersi udara.
Waktu posting: 15-Agu-2023