Femtosekundni signal velike snagelaserima veliku primjenjivu vrijednost u znanstvenim istraživanjima i industrijskim područjima kao što su generiranje teraherca, generiranje atosekundnih impulsa i optički frekvencijski češalj.Laseri zaključani modovimatemeljeni na tradicionalnim medijima s blokovskim pojačanjem ograničeni su efektom termalnog lećenja pri velikoj snazi, a trenutno je maksimalna izlazna snaga oko 20 W.
Tankoslojni laser koristi višeprolaznu strukturu pumpe za reflektiranjesvjetlo pumpena slojeviti medij za pojačanje debljine 100 mikrona za visokoučinkovitu apsorpciju pumpe. Iznimno tanki medij za pojačanje u kombinaciji s tehnologijom povratnog hlađenja uvelike smanjuje utjecaj efekta toplinske leće i nelinearnog efekta te može postići veću snagu femtosekundnog impulsnog izlaza.
Oscilatori pločica u kombinaciji s tehnologijom zaključavanja moda Kerrove leće glavno su sredstvo za dobivanje laserskog izlaza visoke prosječne snage s širinom impulsa reda veličine femtosekunde.
SL. 1 (a) 72 dijagram optičke strukture i (b) fizički dijagram modula pumpe
Tim istraživača iz Kineske akademije znanosti dizajnirao je i izgradio laserski sloj s Kerrovom lećom i zaključanim modom, temeljen na vlastitom 72-smjernom pumpnom modulu, te razvio laserski sloj s Kerrovom lećom i zaključanim modom, s najvećom prosječnom snagom i energijom pojedinačnog impulsa u Kini.
Na temelju principa Kerrove leće i iterativnog izračuna ABCD matrice, istraživački tim je prvo analizirao teoriju zaključavanja moda tankoslojnog lasera s Kerrovom lećom i zaključavanjem moda, simulirao promjene moda u rezonatoru tijekom rada s zaključavanjem moda i kontinuiranog rada te potvrdio da će se radijus šupljine na tvrdoj dijafragmi smanjiti za više od 7% nakon zaključavanja moda.
Nakon toga, vođeni principom dizajna, istraživački tim je projektirao i izgradio rezonator s Kerrovom lećom i zaključanim modom (SLIKA 2) temeljen na 72-smjernom pumpnom modulu (SLIKA 1) koji je tim neovisno razvio, te je dobio pulsirajući laserski izlaz s prosječnom snagom od 11,78 W, širinom impulsa od 245 fs i energijom pojedinačnog impulsa od 0,14 μJ pri vremenu pumpanja od 72 W. Širina izlaznog impulsa i varijacija intrakavitalnog moda u dobrom su skladu s rezultatima simulacije.
SL. 2 Shematski dijagram rezonantne šupljine Kerrovog lećnog Yb:YAG lasera s blokadom moda korištenog u eksperimentu
Kako bi se poboljšala izlazna snaga lasera, istraživački tim je povećao radijus zakrivljenosti zrcala za fokusiranje te fino podesio debljinu Kerrovog medija i disperziju drugog reda. Kada je snaga pumpe postavljena na 94 W, prosječna izlazna snaga povećana je na 22,33 W, širina impulsa bila je 394 fs, a energija pojedinačnog impulsa 0,28 μJ.
Kako bi dodatno povećali izlaznu snagu, istraživački tim će dodatno povećati radijus zakrivljenosti fokusiranog konkavnog para zrcala, a istovremeno će rezonator smjestiti u zatvoreno okruženje s niskim vakuumom kako bi se smanjio utjecaj poremećaja zraka i raspršenja zraka.
Vrijeme objave: 15. kolovoza 2023.