Femtosekunda velike snagelaserima veliku vrijednost primjene u znanstvenim istraživanjima i industrijskim područjima kao što su generiranje teraherca, generiranje atosekundnog pulsa i optički frekvencijski češalj.Modificirani laserikoji se temelje na tradicionalnim medijima s blok pojačanjem ograničeni su učinkom toplinske leće pri velikoj snazi, a trenutno je najveća izlazna snaga oko 20 W.
Laser za tanke ploče koristi strukturu pumpe s više prolaza za reflektiranjesvjetlo pumpena medij za dobivanje lista debljine 100 mikrona za visokoučinkovitu apsorpciju pumpe. Ekstremno tanak medij pojačanja u kombinaciji s tehnologijom povratnog hlađenja uvelike smanjuje utjecaj učinka toplinske leće i nelinearnog učinka te može postići veću snagu femtosekundnog pulsnog izlaza.
Wafer oscilatori u kombinaciji s tehnologijom zaključavanja moda Kerrove leće glavno su sredstvo za dobivanje laserskog izlaza visoke prosječne snage sa širinom impulsa reda veličine femtosekunde.
SLIKA 1 (a) 72 dijagram optičke strukture i (b) fizički dijagram modula pumpe
Tim istraživača s Kineske akademije znanosti dizajnirao je i izradio laser za listove s zaključanim modom Kerr lećama koji se temelji na samorazvijenom 72-smjernom pumpnom modulu i razvio laser za listove s zaključanim modom Kerr leće s najvećom prosječnom snagom i jednom pulsna energija u Kini.
Na temelju principa zaključavanja moda Kerrove leće i iterativnog izračuna ABCD matrice, istraživački tim je prvo analizirao teoriju zaključavanja moda lasera za zaključavanje moda s kerrovom lećom tanke ploče, simulirao promjene moda u rezonatoru tijekom operacije zaključavanja moda i kontinuirani rad, i potvrdio da će radijus moda šupljine na tvrdoj dijafragmi biti smanjen za više od 7% nakon zaključavanja moda.
Potom je, vođen načelom dizajna, istraživački tim dizajnirao i izradio rezonator s zaključanim modom Kerrove leće (SLIKA 2) temeljen na 72-smjernom modulu pumpe (SLIKA 1) koji je neovisno razvio tim, te dobio pulsirajući laser izlaz s prosječnom snagom od 11,78 W, širinom impulsa od 245 fs i energijom jednog impulsa od 0,14 μJ pri vremenu pumpanja od 72 W. Širina izlaznog impulsa i varijacija unutaršupljinskog moda dobro se slažu s rezultatima simulacije.
SLIKA 2 Shematski dijagram rezonantne šupljine Yb:YAG pločastog lasera s kerrovom lećom koji se koristi u eksperimentu
Kako bi se poboljšala izlazna snaga lasera, istraživački tim povećao je radijus zakrivljenosti zrcala za fokusiranje i fino podesio Kerrovu srednju debljinu i disperziju drugog reda. Kada je snaga pumpe postavljena na 94 W, prosječna izlazna snaga je povećana na 22,33 W, a širina impulsa bila je 394 fs i energija pojedinačnog impulsa bila je 0,28 μJ.
Kako bi dodatno povećao izlaznu snagu, istraživački tim će dodatno povećati radijus zakrivljenosti fokusiranog para konkavnog zrcala, dok će rezonator smjestiti u zatvoreno okruženje s niskim vakuumom kako bi se smanjio utjecaj zračnih smetnji i disperzije zraka.
Vrijeme objave: 15. kolovoza 2023