Duerchbroch! Déi weltwäit héchstleeschtungsfäegst 3 μm MëttelinfraroutFemtosekondfaserlaser
GlasfaserlaserFir eng Mëtt-Infrarout-Laserleistung z'erreechen, ass den éischte Schrëtt d'Auswiel vum passenden Fasermatrixmaterial. Bei noen Infrarout-Faserlaser ass d'Quarzglasmatrix dat heefegst Fasermatrixmaterial mat ganz niddrege Transmissiounsverloschter, zouverléisseger mechanescher Stäerkt an exzellenter Stabilitéit. Wéinst der héijer Phononenergie (1150 cm⁻¹) kann d'Quarzfaser awer net fir d'Mëtt-Infrarout-Lasertransmissioun benotzt ginn. Fir eng verloschtsarm Transmissioun vum Mëtt-Infrarout-Laser z'erreechen, musse mir aner Fasermatrixmaterialien mat enger méi niddreger Phononenergie nei auswielen, wéi z. B. Sulfidglasmatrix oder Fluoridglasmatrix. D'Sulfidfaser huet déi niddregst Phononenergie (ongeféier 350 cm⁻¹), awer si huet de Problem, datt d'Dotierungskonzentratioun net erhéicht ka ginn, dofir ass se net gëeegent fir als Verstärkungsfaser ze benotzen fir e Mëtt-Infrarout-Laser ze generéieren. Och wann de Fluoridglassubstrat eng liicht méi héich Phononenergie (550 cm⁻¹) huet wéi de Sulfidglassubstrat, kann et och eng verloschtsarm Transmissioun fir Mëtt-Infrarout-Laser mat Wellelängte vu manner wéi 4 μm erreechen. Méi wichteg ass, datt de Fluoridglassubstrat eng héich Dotierungskonzentratioun vu seltenen Äerdionen erreeche kann, wat de Gewënn liwwere kann, deen fir d'Generatioun vu Mëtt-Infraroutlaser erfuerderlech ass. Zum Beispill konnt déi reifst Fluorid-ZBLAN-Faser fir Er3+ eng Dotierungskonzentratioun vu bis zu 10 mol erreechen. Dofir ass d'Fluoridglasmatrix dat gëeegentst Fasermatrixmaterial fir Mëtt-Infraroutfaserlaser.
Viru kuerzem huet d'Team vum Professer Ruan Shuangchen a Professer Guo Chunyu vun der Universitéit Shenzhen eng Femtosekond mat héijer Leeschtung entwéckelt.Pulsfaserlaserbesteet aus engem 2,8μm modusgespärten Er:ZBLAN-Faseroszillator, engem Single-Modus Er:ZBLAN-Faser-Virverstärker an engem Large-Modus-Feld-Er:ZBLAN-Faser-Haaptverstärker.
Baséierend op der Selbstkompressiouns- an Amplifikatiounstheorie vun ultrakuerzen Impulser am mëttleren Infrarout, déi vum Polarisatiounszoustand kontrolléiert ginn, an der numerescher Simulatiounsaarbecht vun eiser Fuerschungsgrupp, kombinéiert mat netlinearen Ënnerdréckungs- a Moduskontrollmethoden vun der groussmodusoptescher Faser, der aktiver Killtechnologie an der Amplifikatiounsstruktur vun enger Duebelpompel, kritt de System eng ultrakuerz Impulsausgang vun 2,8 μm mat enger duerchschnëttlecher Leeschtung vun 8,12 W an enger Pulsbreet vun 148 fs. Den internationale Rekord vun der héchster duerchschnëttlecher Leeschtung, déi vun dëser Fuerschungsgrupp erreecht gouf, gouf weider opfrëscht.
Figur 1 Strukturdiagramm vum Er:ZBLAN Faserlaser baséiert op MOPA Struktur
D'Struktur vun derFemtosekondenlaserDe System gëtt an der Figur 1 gewisen. Déi Single-Mode Duebelbekleet Er:ZBLAN-Faser mat enger Längt vun 3,1 m gouf als Verstärkungsfaser am Virverstärker mat enger Dotierungskonzentratioun vu 7 Mol.% an engem Kärduerchmiesser vun 15 μm (NA = 0,12) benotzt. Am Haaptverstärker gouf eng Duebelbekleet Groussmodusfeld-Er:ZBLAN-Faser mat enger Längt vu 4 m als Verstärkungsfaser mat enger Dotierungskonzentratioun vu 6 Mol.% an engem Kärduerchmiesser vun 30 μm (NA = 0,12) benotzt. Den gréisseren Kärduerchmiesser suergt dofir, datt d'Verstärkungsfaser e méi niddrege netlineare Koeffizient huet a méi héijer Spëtzeleistung an Pulsausgang mat méi grousser Pulsenergie standhält. Béid Enden vun der Verstärkungsfaser sinn mat der AlF3-Uschlosskapp verschmolzen.
Zäitpunkt vun der Verëffentlechung: 19. Februar 2024