Фемтосекундная мощность высокой мощностилазеримеет большое прикладное значение в научных исследованиях и промышленных областях, таких как генерация терагерцового диапазона, генерация аттосекундных импульсов и гребенка оптических частот.Лазеры с мод-локациейоснованные на традиционных средах с блочным усилением, ограничены эффектом термического линзирования при высокой мощности, и в настоящее время максимальная выходная мощность составляет около 20 Вт.
Тонколистовой лазер использует многопроходную структуру накачки для отражениянасос светак листовому усиливающему материалу толщиной 100 микрон для обеспечения высокой эффективности поглощения насоса.Чрезвычайно тонкая усиливающая среда в сочетании с технологией обратного охлаждения значительно снижает влияние эффекта тепловой линзы и нелинейного эффекта и позволяет достичь более высокой мощности фемтосекундного импульсного выхода.
Пластинные генераторы в сочетании с технологией синхронизации мод линзы Керра являются основным средством получения лазерного излучения высокой средней мощности с шириной импульса порядка фемтосекунды.
ИНЖИР.1 (а) оптическая структурная схема 72 и (б) физическая схема модуля накачки
Группа исследователей из Китайской академии наук спроектировала и создала листовой лазер с синхронизацией мод с линзой Керра на основе 72-полосного модуля накачки собственной разработки, а также разработала листовой лазер с синхронизацией мод с линзой Керра с самой высокой средней мощностью и одиночным Импульсная энергетика в Китае.
Основываясь на принципе синхронизации мод линзы Керра и итеративном расчете матрицы ABCD, исследовательская группа сначала проанализировала теорию синхронизации мод тонкопластинчатого лазера с синхронизацией мод линзы Керра, смоделировала изменения мод в резонаторе во время операции синхронизации мод. и непрерывную работу, и подтвердили, что радиус моды резонатора на жесткой диафрагме уменьшится более чем на 7% после синхронизации мод.
Впоследствии, руководствуясь принципом конструкции, исследовательская группа спроектировала и построила резонатор с синхронизацией мод с линзой Керра (РИС. 2) на основе 72-полосного модуля накачки (РИС. 1), независимо разработанного группой, и получила импульсный лазер. выходная мощность со средней мощностью 11,78 Вт, длительностью импульса 245 фс и энергией одиночного импульса 0,14 мкДж при времени накачки 72 Вт.Ширина выходного импульса и изменение внутрирезонаторной моды хорошо согласуются с результатами моделирования.
ИНЖИР.2 Принципиальная схема резонансной полости Yb:YAG-лазера с синхронизацией мод с линзой Керра, использованного в эксперименте.
Чтобы улучшить выходную мощность лазера, исследовательская группа увеличила радиус кривизны фокусирующего зеркала и точно настроила толщину керровской среды и дисперсию второго порядка.При мощности накачки 94 Вт средняя выходная мощность увеличивалась до 22,33 Вт, длительность импульса составляла 394 фс, а энергия одиночного импульса составляла 0,28 мкДж.
Чтобы еще больше увеличить выходную мощность, исследовательская группа еще больше увеличит радиус кривизны пары сфокусированных вогнутых зеркал, разместив резонатор в закрытой среде с низким вакуумом, чтобы уменьшить влияние воздушных возмущений и рассеивания воздуха.
Время публикации: 15 августа 2023 г.