Durchbruch! Die weltweit höchste Leistung von 3 μm Mittelinfrarot-Femtosekundenfaserlaser

Durchbruch! Die höchste Leistung der Welt mit 3 μm MittelinfrarotFemtosekundenfaserlaser

FaserlaserUm den Laserausgang mit mittlerem Infrarot zu erreichen, besteht der erste Schritt darin, das entsprechende Fasermatrixmaterial auszuwählen. In Faserlasern in der Nähe von Infrarot ist die Quarzglasmatrix das häufigste Fasermatrixmaterial mit sehr geringem Übertragungsverlust, zuverlässiger mechanischer Festigkeit und hervorragender Stabilität. Aufgrund der hohen Phononenergie (1150 cm-1) kann Quarzfaser jedoch nicht für die Laserübertragung des mittleren Infrarots verwendet werden. Um eine niedrige Verlustübertragung von Mittelinfrarotlaser zu erzielen, müssen wir andere Fasermatrixmaterialien mit niedrigerer Phononenenergie wie Sulfidglasmatrix oder Fluoridglasmatrix neu auswählen. Sulfidfaser hat die niedrigste Phononenergie (ca. 350 cm-1), aber es hat das Problem, dass die Dopingkonzentration nicht erhöht werden kann. Daher ist sie nicht für die Verwendung als Gain-Faser geeignet, um mit mittlerem Infrarotlaser zu erzeugen. Obwohl das Fluoridglassubstrat eine etwas höhere Phononenergie (550 cm-1) als das Sulfidglassubstrat aufweist, kann es auch eine Übertragung mit niedrigem Verlust für Mittelinfrarotlaser mit Wellenlängen von weniger als 4 μm erreichen. Noch wichtiger ist, dass das Fluorid-Glas-Substrat eine Dopingkonzentration mit hoher Ionen-Ionen-Ionen-Ionen erzielen kann, die die für die Erzeugung mittlere Infrarotlaser erforderliche Gewinn erzielen kann. Die reifer Fluorid-ZBLAN-Faser für ER3+ konnte beispielsweise eine Dopingkonzentration von bis zu 10 mol erreichen. Daher ist die Fluoridglasmatrix das am besten geeignete Fasermatrixmaterial für Faserlaser mit mittlerem Infrarot.

Vor kurzem entwickelte das Team von Professor Ruan Shuangchen und Professor Guo Chunyu an der Shenzhen University eine HochleistungsfemtosekundePulsfaserlaserbestehend aus 2,8 & mgr; m-Modus-ER: ZBLAN-Faseroszillator, Einzelmodus ER: ZBLAN-Faservorverstärker und großes Modefeld ER: ZBLAN-Faser-Hauptverstärker.
Basierend auf der Selbstkompressions- und Amplifikationstheorie des durch Polarisationszustands und der numerischen Simulationsarbeiten unserer Forschungsgruppe kontrollierten Ultra-Short-Impuls mit mittlerem Infrarot, kombiniert mit nichtlinearen Unterdrückungs- und Modus-Kontrollmethoden von großem Modus, erhält die optische Faserfaser mit großer Faser, die aktive Kühlungstechnologie und die Amplifikationsstruktur mit einer Durchschnittskraft von 8.12, und das Puls-Waddel mit einer Durchschnittskraft von 8,12 WS. Die internationale Aufzeichnung der höchsten durchschnittlichen Macht dieser Forschungsgruppe wurde weiter aktualisiert.

Abbildung 1 Strukturdiagramm von ER: ZBLAN -Faserlaser basierend auf der MOPA -Struktur
Die Struktur derFemtosekundenlaserDas System ist in Abbildung 1 dargestellt. Der Einzelmodus-Doppel-ER: ZBLAN-Faser mit einer Länge von 3,1 m wurde als Verstärkungsfaser im Vorverstärker mit einer Dotierungskonzentration von 7 mol und einem Kerndurchmesser von 15 & mgr; m (Na = 0,12) verwendet. Im Hauptverstärker wurde ein doppelt gekleidetes großes Modusfeld ER: ZBLAN mit einer Länge von 4 m als Gewinnfaser mit einer Dotierungskonzentration von 6 mol% und einem Kerndurchmesser von 30 & mgr; m verwendet (Na = 0,12). Der größere Kerndurchmesser lässt die Verstärkungsfaser einen niedrigeren nichtlinearen Koeffizienten aufweisen und kann höhere Spitzenleistung und Impulsausgabe von größerer Impulsenergie standhalten. Beide Enden der Verstärkungsfaser werden mit der ALF3 -Terminalkappe verschmolzen.