Sukceso! La plej potenca 3 μm mez-infraruĝa femtosekunda fibra lasero en la mondo

Sukceso! La plej potenca 3 μm mez-infraruĝa en la mondofemtosekunda fibra lasero

Fibra laseroPor atingi mez-infraruĝan laseran eligon, la unua paŝo estas elekti la taŭgan fibran matrican materialon. En preskaŭ-infraruĝaj fibraj laseroj, kvarcvitra matrico estas la plej ofta fibra matrica materialo kun tre malalta transmisia perdo, fidinda mekanika forto kaj bonega stabileco. Tamen, pro la alta fonona energio (1150 cm⁻¹), kvarcfibro ne povas esti uzata por mez-infraruĝa lasera transmisio. Por atingi malalt-perdan transmision de mez-infraruĝa lasero, ni bezonas re-elekti aliajn fibrajn matricajn materialojn kun pli malalta fonona energio, kiel ekzemple sulfida vitromatrico aŭ fluorida vitromatrico. Sulfida fibro havas la plej malaltan fononan energion (ĉirkaŭ 350 cm⁻¹), sed ĝi havas la problemon, ke la dopkoncentriĝo ne povas esti pliigita, do ĝi ne taŭgas por uzo kiel gajnofibro por generi mez-infraruĝan laseron. Kvankam la fluorida vitrosubstrato havas iomete pli altan fononan energion (550 cm⁻¹) ol la sulfida vitrosubstrato, ĝi ankaŭ povas atingi malalt-perdan transmision por mez-infraruĝaj laseroj kun ondolongoj malpli ol 4 μm. Pli grave, la substrato el fluorida vitro povas atingi altan dopan koncentriĝon de raraj teraj jonoj, kiu povas provizi la gajnon bezonatan por generado de mez-infraruĝaj laseroj. Ekzemple, la plej matura fluorida ZBLAN-fibro por Er3+ sukcesis atingi dopan koncentriĝon de ĝis 10 mol. Tial, fluorida vitro-matrico estas la plej taŭga fibra matrica materialo por mez-infraruĝaj fibraj laseroj.

Lastatempe, la teamo de Profesoro Ruan Shuangchen kaj Profesoro Guo Chunyu ĉe la Universitato de Ŝenĵeno evoluigis altpotencan femtosekundanpulsa fibra laserokonsistanta el 2.8μm reĝim-ŝlosita Er:ZBLAN fibra oscilatoro, unu-reĝima Er:ZBLAN fibra antaŭamplifilo kaj grand-reĝima kampa Er:ZBLAN fibra ĉefa amplifilo.
Surbaze de la memkunprema kaj plifortiga teorio de mez-infraruĝaj ultra-mallongaj pulsoj kontrolitaj per polariza stato kaj numera simuladlaboro de nia esplorgrupo, kombinite kun nelinearaj subpremaj kaj reĝimaj kontrolmetodoj de grand-reĝima optika fibro, aktiva malvarmiga teknologio kaj plifortiga strukturo de dufina pumpilo, la sistemo atingas 2.8μm ultra-mallongajn pulsajn eligojn kun averaĝa potenco de 8.12W kaj pulslarĝo de 148 fs. La internacia rekordo pri la plej alta averaĝa potenco atingita de ĉi tiu esplorgrupo estis plue refreŝigita.

Figuro 1 Struktura diagramo de Er:ZBLAN fibra lasero bazita sur MOPA-strukturo
La strukturo de lafemtosekunda laseroLa sistemo estas montrita en Figuro 1. La unu-reĝima duoble-kovrita Er:ZBLAN-fibro kun longo de 3.1 m estis uzata kiel la gajnofibro en la antaŭamplifilo kun dopkoncentriĝo de 7 mol.% kaj kerna diametro de 15 μm (NA = 0.12). En la ĉefa amplifilo, duoble-kovrita grand-reĝima kampa Er:ZBLAN-fibro kun longo de 4 m estis uzata kiel la gajnofibro kun dopkoncentriĝo de 6 mol.% kaj kerna diametro de 30 μm (NA = 0.12). La pli granda kerna diametro igas la gajnofibron havi pli malaltan nelinearan koeficienton kaj povas elteni pli altan pintan potencon kaj pulsan eliron kun pli granda pulsa energio. Ambaŭ finoj de la gajnofibro estas kunfanditaj al la AlF3-fina ŝtopilo.