Augstas jaudas femtosekundelāzersir liela pielietojuma vērtība zinātniskās pētniecības un rūpniecības jomās, piemēram, terahercu ģenerēšanā, attosekundes impulsu ģenerēšanā un optiskās frekvences ķemmēs.Modificēti lāzeribalstīti uz tradicionālajiem bloku pastiprināšanas datu nesējiem, pie lielas jaudas ierobežo termiskās lēcas efekts, un pašlaik maksimālā izejas jauda ir aptuveni 20 W.
Plānās loksnes lāzers izmanto daudzcaurlaidīgu sūkņa struktūru, lai atstarotusūkņa gaismauz lokšņu pastiprināšanas vidi ar 100 mikronu biezumu augstas efektivitātes sūkņa absorbcijai. Īpaši plānais pastiprināšanas vide apvienojumā ar atpakaļdzesēšanas tehnoloģiju ievērojami samazina termiskās lēcas efekta un nelineārā efekta ietekmi un var sasniegt lielāku femtosekundes impulsa izejas jaudu.
Plākšņu oscilatori apvienojumā ar Kerra lēcas režīma bloķēšanas tehnoloģiju ir galvenais līdzeklis, lai iegūtu augstas vidējās jaudas lāzera izejas signālu ar impulsa platumu femtosekundes secībā.
1. attēls. (a) 72. sūkņa moduļa optiskās struktūras diagramma un (b) fiziskā diagramma
Ķīnas Zinātņu akadēmijas pētnieku komanda, kuras pamatā ir pašu izstrādātais 72 virzienu sūkņa modulis, izstrādāja un uzbūvēja Kerra lēcas režīmu bloķētu lokšņu lāzeru un izstrādāja Kerra lēcas režīmu bloķētu lokšņu lāzeru ar augstāko vidējo jaudu un viena impulsa enerģiju Ķīnā.
Balstoties uz Kerra lēcas režīmu bloķēšanas principu un ABCD matricas iteratīvo aprēķinu, pētnieku komanda vispirms analizēja plānās plāksnes Kerra lēcas režīmu bloķēšanas lāzera režīmu bloķēšanas teoriju, simulēja režīmu izmaiņas rezonatorā režīmu bloķēšanas darbības un nepārtrauktas darbības laikā un apstiprināja, ka pēc režīmu bloķēšanas cietās diafragmas dobuma režīma rādiuss samazināsies par vairāk nekā 7%.
Pēc tam, vadoties pēc projektēšanas principa, pētnieku komanda, pamatojoties uz komandas neatkarīgi izstrādāto 72 veidu sūknēšanas moduli (1. att.), izstrādāja un uzbūvēja Kerra lēcas režīma bloķētu rezonatoru (2. att.), un ieguva impulsa lāzera izeju ar vidējo jaudu 11,78 W, impulsa platumu 245 fs un viena impulsa enerģiju 0,14 μJ pie 72 W sūknēšanas laika. Izejas impulsa platums un intrakavitālā režīma variācija labi atbilst simulācijas rezultātiem.
2. attēls. Eksperimentā izmantotā Kerra lēcas Yb:YAG vafeļu lāzera rezonanses dobuma shematiska diagramma.
Lai uzlabotu lāzera izejas jaudu, pētnieku komanda palielināja fokusēšanas spoguļa izliekuma rādiusu un precīzi noregulēja Kerra vides biezumu un otrās kārtas dispersiju. Kad sūkņa jauda tika iestatīta uz 94 W, vidējā izejas jauda tika palielināta līdz 22,33 W, impulsa platums bija 394 fs, un viena impulsa enerģija bija 0,28 μJ.
Lai vēl vairāk palielinātu izejas jaudu, pētnieku komanda vēl vairāk palielinās fokusētā ieliektā spoguļu pāra izliekuma rādiusu, vienlaikus novietojot rezonatoru slēgtā vidē ar zemu vakuumu, lai samazinātu gaisa traucējumu un gaisa dispersijas ietekmi.
Publicēšanas laiks: 2023. gada 15. augusts