femtossegundo de alta potêncialasertem grande valor de aplicação em pesquisas científicas e campos industriais, como geração de terahertz, geração de pulso de attosegundo e pente de frequência óptica.Lasers bloqueados por modbaseados em mídia de ganho de bloco tradicional são limitados pelo efeito de lente térmica em alta potência, e atualmente a potência máxima de saída é de cerca de 20 W.
O laser de folha fina usa uma estrutura de bomba multipassagem para refletir oluz da bombapara o meio de ganho de folha com espessura de 100 mícrons para absorção de bomba de alta eficiência. O meio de ganho extremamente fino, combinado com a tecnologia de resfriamento reverso, reduz significativamente a influência do efeito de lente térmica e do efeito não linear, e pode atingir uma saída de pulso de femtossegundo de maior potência.
Osciladores de wafer combinados com tecnologia de bloqueio de modo de lente Kerr são os principais meios para obter saída de laser de alta potência média com largura de pulso na ordem de femtossegundos.
FIG. 1 (a) diagrama da estrutura óptica 72 e (b) diagrama físico do módulo da bomba
Uma equipe de pesquisadores da Academia Chinesa de Ciências projetou e construiu um laser de folha com modo de lente Kerr bloqueado com base no módulo de bomba de 72 vias desenvolvido por eles mesmos, e desenvolveu um laser de folha com modo de lente Kerr bloqueado com a maior potência média e energia de pulso único na China.
Com base no princípio do bloqueio de modo da lente Kerr e no cálculo iterativo da matriz ABCD, a equipe de pesquisa analisou primeiramente a teoria do bloqueio de modo do laser de bloqueio de modo da lente Kerr de placa fina, simulou as mudanças de modo no ressonador durante a operação de bloqueio de modo e operação contínua, e confirmou que o raio do modo da cavidade no diafragma rígido será reduzido em mais de 7% após o bloqueio de modo.
Posteriormente, guiados pelo princípio de design, a equipe de pesquisa projetou e construiu um ressonador de lente Kerr com modo bloqueado (FIG. 2) baseado no módulo de bombeamento de 72 vias (FIG. 1) desenvolvido independentemente pela equipe, e obteve uma saída de laser pulsado com potência média de 11,78 W, largura de pulso de 245 fs e energia de pulso único de 0,14 μJ a um tempo de bombeamento de 72 W. A largura do pulso de saída e a variação do modo intracavitário estão em boa concordância com os resultados da simulação.
FIG. 2 Diagrama esquemático da cavidade ressonante do laser de wafer Yb:YAG com modo de lente Kerr bloqueado usado no experimento
Para melhorar a potência de saída do laser, a equipe de pesquisa aumentou o raio de curvatura do espelho de foco e ajustou a espessura do meio Kerr e a dispersão de segunda ordem. Quando a potência da bomba foi ajustada para 94 W, a potência média de saída foi aumentada para 22,33 W, a largura do pulso foi de 394 fs e a energia do pulso único foi de 0,28 μJ.
Para aumentar ainda mais a potência de saída, a equipe de pesquisa aumentará ainda mais o raio de curvatura do par de espelhos côncavos focalizados, ao mesmo tempo em que colocará o ressonador em um ambiente fechado de baixo vácuo para reduzir a influência da perturbação do ar e da dispersão do ar.
Data de publicação: 15 de agosto de 2023