Femtosekundni signal velike snagelaserima veliku primjensku vrijednost u naučnim istraživanjima i industrijskim oblastima kao što su generisanje teraherca, generisanje atosekundnih impulsa i optički frekventni češalj.Laseri zaključani modovimazasnovani na tradicionalnim medijima s blokovskim pojačanjem ograničeni su efektom termalnog sočiva pri velikoj snazi, a trenutno je maksimalna izlazna snaga oko 20 W.
Laser za tanke ploče koristi višeprolaznu strukturu pumpe za reflektiranjesvjetlo pumpena slojeviti medij za pojačanje debljine 100 mikrona za visokoefikasnu apsorpciju pumpe. Izuzetno tanki medij za pojačanje u kombinaciji s tehnologijom povratnog hlađenja znatno smanjuje utjecaj efekta termalne leće i nelinearnog efekta te može postići veću snagu femtosekundnog impulsnog izlaza.
Oscilatori pločica u kombinaciji s tehnologijom zaključavanja moda Kerrovog sočiva glavno su sredstvo za dobijanje 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 iz Kineske akademije nauka dizajnirao je i izgradio laserski sloj sa Kerr sočivima i zaključanim modom, baziran na samostalno razvijenom 72-smjernom pumpnom modulu, te razvio laserski sloj sa Kerr sočivima i zaključanim modom, s najvećom prosječnom snagom i energijom pojedinačnog impulsa u Kini.
Na osnovu principa Kerrovog sočiva i iterativnog proračuna ABCD matrice, istraživački tim je prvo analizirao teoriju zaključavanja moda tankoslojnog lasera sa Kerrovim sočivom i zaključavanjem moda, simulirao promjene moda u rezonatoru tokom rada sa zaključavanjem moda i kontinuiranog rada, te potvrdio da će se radijus šupljine na tvrdoj dijafragmi smanjiti za više od 7% nakon zaključavanja moda.
Nakon toga, vođeni principom dizajna, istraživački tim je projektovao i izgradio rezonator sa Kerrovim sočivom i zaključanim modom (SLIKA 2) zasnovan na 72-smjernom pumpnom modulu (SLIKA 1) koji je tim nezavisno razvio, te je dobio impulsni laserski izlaz sa prosječnom snagom od 11,78 W, širinom impulsa od 245 fs i energijom pojedinačnog impulsa od 0,14 μJ pri vremenu pumpanja od 72 W. Širina izlaznog impulsa i varijacija intrakavitalnog moda su u dobrom skladu sa rezultatima simulacije.
SL. 2 Shematski dijagram rezonantne šupljine Kerrovog sočiva Yb:YAG lasera na pločici sa zaključanim modom korištenog u eksperimentu
Kako bi poboljšali izlaznu snagu lasera, istraživački tim je povećao radijus zakrivljenosti fokusirajućeg ogledala i fino podesio debljinu Kerrovog medija i disperziju drugog reda. Kada je snaga pumpe postavljena na 94 W, prosječna izlazna snaga je povećana na 22,33 W, širina impulsa je bila 394 fs, a energija pojedinačnog impulsa 0,28 μJ.
Kako bi dodatno povećali izlaznu snagu, istraživački tim će dodatno povećati radijus zakrivljenosti fokusiranog konkavnog para ogledala, dok će rezonator biti smješten u zatvoreno okruženje s niskim vakuumom kako bi se smanjio utjecaj poremećaja zraka i disperzije zraka.
Vrijeme objave: 15. avg. 2023.