Terobosan! Laser serat femtosecond inframerah tengah 3 μm kanthi daya paling dhuwur ing donya

Terobosan! Inframerah tengah 3 μm kanthi daya paling dhuwur ing donyalaser serat femtosecond

Laser seratKanggo entuk output laser inframerah tengah, langkah pertama yaiku milih bahan matriks serat sing cocog. Ing laser serat inframerah cedhak, matriks kaca kuarsa minangka bahan matriks serat sing paling umum kanthi kerugian transmisi sing sithik banget, kekuatan mekanik sing bisa dipercaya, lan stabilitas sing apik banget. Nanging, amarga energi fonon sing dhuwur (1150 cm-1), serat kuarsa ora bisa digunakake kanggo transmisi laser inframerah tengah. Kanggo entuk transmisi kerugian laser inframerah tengah sing sithik, kita kudu milih maneh bahan matriks serat liyane kanthi energi fonon sing luwih murah, kayata matriks kaca sulfida utawa matriks kaca fluorida. Serat sulfida nduweni energi fonon sing paling endhek (udakara 350 cm-1), nanging nduweni masalah yaiku konsentrasi doping ora bisa ditambah, mula ora cocog digunakake minangka serat gain kanggo ngasilake laser inframerah tengah. Sanajan substrat kaca fluorida nduweni energi fonon sing rada luwih dhuwur (550 cm-1) tinimbang substrat kaca sulfida, uga bisa entuk transmisi kerugian rendah kanggo laser inframerah tengah kanthi dawa gelombang kurang saka 4 μm. Sing luwih penting, substrat kaca fluoride bisa entuk konsentrasi doping ion tanah langka sing dhuwur, sing bisa nyedhiyakake gain sing dibutuhake kanggo generasi laser inframerah tengah, contone, serat ZBLAN fluoride sing paling diwasa kanggo Er3+ wis bisa entuk konsentrasi doping nganti 10 mol. Mulane, matriks kaca fluoride minangka bahan matriks serat sing paling cocog kanggo laser serat inframerah tengah.

Bubar iki, tim Profesor Ruan Shuangchen lan Profesor Guo Chunyu ing Universitas Shenzhen ngembangake femtodetik daya dhuwurlaser serat pulsakasusun saka osilator serat Er:ZBLAN sing dikunci mode 2,8μm, preamplifier serat Er:ZBLAN mode tunggal, lan amplifier utama serat Er:ZBLAN medan mode gedhe.
Adhedhasar téori kompresi dhéwé lan amplifikasi pulsa ultra-pendek inframerah tengah sing dikontrol déning kahanan polarisasi lan karya simulasi numerik saka klompok riset kita, digabungake karo metode penekanan nonlinier lan kontrol mode serat optik mode gedhe, teknologi pendinginan aktif, lan struktur amplifikasi pompa ujung ganda, sistem iki entuk output pulsa ultra-pendek 2,8μm kanthi daya rata-rata 8,12W lan jembar pulsa 148 fs. Rekor internasional daya rata-rata paling dhuwur sing digayuh déning klompok riset iki luwih disegaraké.

Gambar 1 Diagram struktur laser serat Er:ZBLAN adhedhasar struktur MOPA
Struktur sakalaser femtosekonSistem iki dituduhake ing Gambar 1. Serat Er:ZBLAN dobel-clad mode tunggal kanthi dawa 3,1 m digunakake minangka serat gain ing preamplifier kanthi konsentrasi doping 7 mol.% lan diameter inti 15 μm (NA = 0,12). Ing amplifier utama, serat Er:ZBLAN medan mode gedhe dobel-clad kanthi dawa 4 m digunakake minangka serat gain kanthi konsentrasi doping 6 mol.% lan diameter inti 30 μm (NA = 0,12). Diameter inti sing luwih gedhe ndadekake serat gain duwe koefisien nonlinier sing luwih murah lan bisa tahan daya puncak sing luwih dhuwur lan output pulsa saka energi pulsa sing luwih gedhe. Loro-lorone ujung serat gain digabungake menyang tutup terminal AlF3.