გარღვევა! მსოფლიოში ყველაზე მაღალი სიმძლავრე 3 მკმ შუა ინფრაწითელიფემტოწამული ბოჭკოვანი ლაზერი
ბოჭკოვანი ლაზერისაშუალო ინფრაწითელი ლაზერის გამოსავლის მისაღწევად, პირველი ნაბიჯი არის შესაბამისი ბოჭკოვანი მატრიცის მასალის შერჩევა. ახლო ინფრაწითელ ბოჭკოვანი ლაზერებში, კვარცის მინის მატრიცა არის ყველაზე გავრცელებული ბოჭკოვანი მატრიცის მასალა ძალიან დაბალი გადაცემის დანაკარგით, საიმედო მექანიკური სიძლიერით და შესანიშნავი სტაბილურობით. თუმცა, მაღალი ფონონის ენერგიის გამო (1150 სმ-1), კვარცის ბოჭკო არ შეიძლება გამოყენებულ იქნას შუა ინფრაწითელი ლაზერული გადაცემისთვის. საშუალო ინფრაწითელი ლაზერის დაბალი დანაკარგების გადაცემის მისაღწევად, ჩვენ ხელახლა უნდა შევარჩიოთ სხვა ბოჭკოვანი მატრიცის მასალები დაბალი ფონონის ენერგიით, როგორიცაა სულფიდური მინის მატრიცა ან ფტორის მინის მატრიცა. სულფიდურ ბოჭკოს აქვს ყველაზე დაბალი ფონონის ენერგია (დაახლოებით 350 სმ-1), მაგრამ მას აქვს პრობლემა, რომ დოპინგის კონცენტრაცია არ შეიძლება გაიზარდოს, ამიტომ არ არის შესაფერისი გამოსაყენებლად, როგორც გამაძლიერებელი ბოჭკო შუა ინფრაწითელი ლაზერის შესაქმნელად. მიუხედავად იმისა, რომ ფტორის შუშის სუბსტრატს აქვს ოდნავ უფრო მაღალი ფონონის ენერგია (550 სმ-1), ვიდრე სულფიდის შუშის სუბსტრატს, მას ასევე შეუძლია მიაღწიოს დაბალი დანაკარგის გადაცემას საშუალო ინფრაწითელი ლაზერებისთვის 4 მკმ-ზე ნაკლები ტალღის სიგრძით. რაც მთავარია, ფტორის შუშის სუბსტრატს შეუძლია მიაღწიოს იშვიათი დედამიწის იონების დოპინგის მაღალ კონცენტრაციას, რომელსაც შეუძლია უზრუნველყოს საშუალო ინფრაწითელი ლაზერის წარმოქმნისთვის საჭირო მომატება, მაგალითად, ყველაზე მომწიფებულმა ფტორიდის ZBLAN ბოჭკმა Er3+-ისთვის შეძლო დოპინგის კონცენტრაციის მიღწევა. 10 მოლ-მდე. ამიტომ, ფტორის მინის მატრიცა არის ყველაზე შესაფერისი ბოჭკოვანი მატრიცის მასალა შუა ინფრაწითელი ბოჭკოვანი ლაზერებისთვის.
ახლახან შენჟენის უნივერსიტეტის პროფესორ რუან შუანჩენსა და პროფესორ გუო ჩუნიუს გუნდმა შეიმუშავა მაღალი სიმძლავრის ფემტოწამი.პულსური ბოჭკოვანი ლაზერიშედგება 2.8μm რეჟიმით ჩაკეტილი Er:ZBLAN ბოჭკოვანი ოსცილატორისგან, ერთრეჟიმიანი Er:ZBLAN ბოჭკოვანი პრეგამაძლიერებლისგან და დიდი რეჟიმის ველის Er:ZBLAN ბოჭკოვანი მთავარი გამაძლიერებლისგან.
დაფუძნებულია შუა ინფრაწითელი ულტრამოკლე პულსის თვითშეკუმშვისა და გაძლიერების თეორიაზე, რომელიც კონტროლდება პოლარიზაციის მდგომარეობით და ჩვენი კვლევითი ჯგუფის რიცხვითი სიმულაციური სამუშაოებით, კომბინირებული დიდი რეჟიმის ოპტიკური ბოჭკოების არაწრფივი ჩახშობის და რეჟიმის კონტროლის მეთოდებთან, აქტიური გაგრილების ტექნოლოგიასთან და გაძლიერებასთან. ორმხრივი ტუმბოს სტრუქტურა, სისტემა იღებს 2.8 μm ულტრა მოკლე პულსის გამომავალს, საშუალო სიმძლავრით 8.12 W და პულსის სიგანე 148 fs. ამ კვლევის ჯგუფის მიერ მიღწეული უმაღლესი საშუალო სიმძლავრის საერთაშორისო ჩანაწერი კიდევ უფრო განახლდა.
სურათი 1 Er:ZBLAN ბოჭკოვანი ლაზერის სტრუქტურის დიაგრამა MOPA სტრუქტურაზე დაფუძნებული
სტრუქტურაფემტოწამული ლაზერისისტემა ნაჩვენებია ნახატ 1-ზე. ერთ-რეჟიმიანი ორმაგი მოპირკეთებული Er:ZBLAN ბოჭკოვანი 3,1 მ სიგრძით გამოყენებული იყო, როგორც გამაძლიერებელი ბოჭკო, დოპინგის კონცენტრაციით 7 მოლ.% და ბირთვის დიამეტრით 15 მკმ (NA = 0.12). მთავარ გამაძლიერებელში გამოყენებული იქნა ორმაგი მოპირკეთებული დიდი რეჟიმის ველი Er:ZBLAN ბოჭკოვანი სიგრძით 4 მ, როგორც მომატებული ბოჭკო დოპინგის კონცენტრაციით 6 მოლ.% და ბირთვის დიამეტრით 30 μm (NA = 0.12). ბირთვის უფრო დიდი დიამეტრი ხდის ბოჭკოს უფრო დაბალი არაწრფივი კოეფიციენტის მქონეს და შეუძლია გაუძლოს უფრო მაღალი პიკური სიმძლავრე და პულსის გამომავალი უფრო დიდი პულსის ენერგია. გამაძლიერებელი ბოჭკოების ორივე ბოლო შერწყმულია AlF3 ტერმინალის თავსახურთან.
გამოქვეყნების დრო: თებერვალი-19-2024