Femtosekon daya tinggilasermemiliki nilai aplikasi yang besar dalam penelitian ilmiah dan bidang industri seperti pembangkitan terahertz, pembangkitan pulsa attosecond, dan sisir frekuensi optik.Laser yang terkunci ModBerdasarkan media penguat blok tradisional, daya keluaran maksimumnya dibatasi oleh efek pembiasan termal pada daya tinggi, dan saat ini daya keluaran maksimumnya sekitar 20 W.
Laser lembaran tipis menggunakan struktur pompa multi-lintasan untuk memantulkanlampu pompapada medium penguat lembaran dengan ketebalan 100 mikron untuk penyerapan pompa efisiensi tinggi. Medium penguat yang sangat tipis dikombinasikan dengan teknologi pendinginan balik sangat mengurangi pengaruh efek lensa termal dan efek nonlinier, dan dapat mencapai keluaran pulsa femtosekon daya yang lebih tinggi.
Osilator wafer yang dikombinasikan dengan teknologi penguncian mode lensa Kerr adalah cara utama untuk mendapatkan keluaran laser daya rata-rata tinggi dengan lebar pulsa dalam orde femtodetik.
GAMBAR 1 (a) Diagram struktur optik 72 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 iteratif 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 kontinu, dan mengkonfirmasi bahwa radius mode rongga pada diafragma keras akan berkurang lebih dari 7% setelah penguncian mode.
Selanjutnya, dengan berpedoman pada prinsip desain, tim peneliti merancang dan membangun resonator mode-terkunci lensa Kerr (GAMBAR 2) berdasarkan modul pompa 72 arah (GAMBAR 1) yang dikembangkan secara independen oleh tim, dan memperoleh keluaran laser berdenyut dengan daya rata-rata 11,78W, lebar pulsa 245 fs, dan energi pulsa tunggal 0,14μJ pada waktu pemompaan 72 W. Lebar pulsa keluaran dan variasi mode intrakavitas sangat sesuai dengan hasil simulasi.
GAMBAR 2 Diagram skematik 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 fokus, dan menyempurnakan ketebalan medium Kerr serta 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 serta 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 Agustus 2023