გარღვევა! მსოფლიოში ყველაზე მაღალი სიმძლავრის 3 μm შუა ინფრაწითელიფემტოწამიანი ბოჭკოვანი ლაზერი
ბოჭკოვანი ლაზერისაშუალო ინფრაწითელი ლაზერის გამოსავლის მისაღწევად, პირველი ნაბიჯი არის შესაბამისი ბოჭკოვანი მატრიცის მასალის შერჩევა. ახლო ინფრაწითელ ბოჭკოვან ლაზერებში, კვარცის მინის მატრიცა ყველაზე გავრცელებული ბოჭკოვანი მატრიცის მასალაა ძალიან დაბალი გადაცემის დანაკარგებით, საიმედო მექანიკური სიმტკიცით და შესანიშნავი სტაბილურობით. თუმცა, მაღალი ფონონის ენერგიის (1150 სმ-1) გამო, კვარცის ბოჭკო არ შეიძლება გამოყენებულ იქნას საშუალო ინფრაწითელი ლაზერის გადაცემისთვის. საშუალო ინფრაწითელი ლაზერის დაბალი დანაკარგის გადაცემის მისაღწევად, ჩვენ ხელახლა უნდა შევარჩიოთ სხვა ბოჭკოვანი მატრიცის მასალები დაბალი ფონონის ენერგიით, როგორიცაა სულფიდური მინის მატრიცა ან ფტორიდის მინის მატრიცა. სულფიდურ ბოჭკოს აქვს ყველაზე დაბალი ფონონის ენერგია (დაახლოებით 350 სმ-1), მაგრამ მას აქვს პრობლემა, რომ დოპინგის კონცენტრაციის გაზრდა შეუძლებელია, ამიტომ ის არ არის შესაფერისი საშუალო ინფრაწითელი ლაზერის გენერირებისთვის გამაძლიერებელ ბოჭკოდ გამოსაყენებლად. მიუხედავად იმისა, რომ ფტორიდის მინის სუბსტრატს აქვს ოდნავ უფრო მაღალი ფონონის ენერგია (550 სმ-1), ვიდრე სულფიდის მინის სუბსტრატს, მას ასევე შეუძლია დაბალი დანაკარგის გადაცემის მიღწევა 4 μm-ზე ნაკლები ტალღის სიგრძით საშუალო ინფრაწითელი ლაზერებისთვის. უფრო მნიშვნელოვანია ის, რომ ფტორის შემცველი შუშის სუბსტრატს შეუძლია მიაღწიოს იშვიათმიწა იონების მაღალი დოპირების კონცენტრაციას, რაც უზრუნველყოფს საშუალო ინფრაწითელი ლაზერის გენერირებისთვის საჭირო გაძლიერებას, მაგალითად, Er3+-ისთვის ყველაზე მწიფე ფტორის შემცველი ZBLAN ბოჭკო 10 მოლამდე დოპირების კონცენტრაციის მიღწევას ახერხებს. ამიტომ, ფტორის შემცველი შუშის მატრიცა საშუალო ინფრაწითელი ბოჭკოვანი ლაზერებისთვის ყველაზე შესაფერისი ბოჭკოვანი მატრიცული მასალაა.
ცოტა ხნის წინ, შენჟენის უნივერსიტეტის პროფესორ რუან შუანგენისა და პროფესორ გუო ჩუნიუს გუნდმა შეიმუშავა მაღალი სიმძლავრის ფემტოწამი.პულსური ბოჭკოვანი ლაზერიშედგება 2.8 μm რეჟიმით ბლოკირებული Er:ZBLAN ბოჭკოვანი ოსცილატორისგან, ერთრეჟიმიანი Er:ZBLAN ბოჭკოვანი წინასწარი გამაძლიერებლისა და დიდი რეჟიმის Er:ZBLAN ბოჭკოვანი მთავარი გამაძლიერებლისგან.
პოლარიზაციის მდგომარეობით კონტროლირებადი საშუალო ინფრაწითელი ულტრამოკლე იმპულსის თვითშეკუმშვისა და გაძლიერების თეორიისა და ჩვენი კვლევითი ჯგუფის მიერ ჩატარებული რიცხვითი სიმულაციის სამუშაოების საფუძველზე, ფართომოდიანი ოპტიკური ბოჭკოს არაწრფივი დათრგუნვისა და რეჟიმის კონტროლის მეთოდებთან, აქტიური გაგრილების ტექნოლოგიასთან და ორმხრივი ტუმბოს გაძლიერების სტრუქტურასთან ერთად, სისტემა იღებს 2.8 მკმ ულტრამოკლე იმპულსის გამოსავალს 8.12 ვატი საშუალო სიმძლავრით და 148 ფ/წმ იმპულსის სიგანით. ამ კვლევითი ჯგუფის მიერ მიღწეული უმაღლესი საშუალო სიმძლავრის საერთაშორისო რეკორდი კიდევ უფრო განახლდა.
სურათი 1. Er:ZBLAN ბოჭკოვანი ლაზერის სტრუქტურული დიაგრამა MOPA სტრუქტურაზე დაყრდნობით
სტრუქტურაფემტოწამიანი ლაზერისისტემა ნაჩვენებია ნახაზ 1-ში. წინასწარი გამაძლიერებლის გამაძლიერებელში გამაძლიერებელ ბოჭკოდ გამოყენებული იყო 3.1 მ სიგრძის ერთმოდიანი ორმაგი შემოსაზღვრული Er:ZBLAN ბოჭკო 7 მოლ.% დოპირების კონცენტრაციით და 15 მკმ ბირთვის დიამეტრით (NA = 0.12). მთავარ გამაძლიერებელში გამაძლიერებელ ბოჭკოდ გამოყენებული იყო 4 მ სიგრძის ორმაგი შემოსაზღვრული დიდი რეჟიმის ველის Er:ZBLAN ბოჭკო 6 მოლ.% დოპირების კონცენტრაციით და 30 მკმ ბირთვის დიამეტრით (NA = 0.12). ბირთვის უფრო დიდი დიამეტრი გამაძლიერებელ ბოჭკოს უფრო დაბალ არაწრფივ კოეფიციენტს ანიჭებს და უძლებს უფრო მაღალ პიკურ სიმძლავრეს და იმპულსური გამომავალი დიდი იმპულსური ენერგიისთვის. გამაძლიერებელი ბოჭკოს ორივე ბოლო შედუღებულია AlF3 ტერმინალის თავსახურთან.
გამოქვეყნების დრო: 2024 წლის 19 თებერვალი