Фемтосекундни сигнал велике снагеласерима велику применљиву вредност у научним истраживањима и индустријским областима као што су генерисање терахерца, генерисање атосекундних импулса и оптички фреквентни чешаљ.Ласери са закључаним модовимазасновани на традиционалним медијима са блоковским појачањем су ограничени ефектом термичког сочива при великој снази, а тренутно је максимална излазна снага око 20 W.
Танки ласерски лим користи вишепролазну структуру пумпе да би рефлектоваосветло пумпена слојни медијум за појачање дебљине 100 микрона за високоефикасну апсорпцију пумпе. Изузетно танак медијум за појачање у комбинацији са технологијом повратног хлађења значајно смањује утицај ефекта термичког сочива и нелинеарног ефекта и може постићи већу снагу фемтосекундног импулсног излаза.
Осцилатори плочице у комбинацији са технологијом закључавања модова Керовог сочива су главно средство за добијање ласерског излаза високе просечне снаге са ширином импулса реда величине фемтосекунде.
СЛ. 1 (а) 72 дијаграм оптичке структуре и (б) физички дијаграм модула пумпе
Тим истраживача из Кинеске академије наука пројектовао је и направио ласерски модел са Керовим сочивом и закључавањем модова, заснован на саморазвијеном 72-смерном пумпном модулу, и развио ласерски модел са Керовим сочивом и закључавањем модова, са највећом просечном снагом и енергијом једног импулса у Кини.
На основу принципа закључавања модова Керовог сочива и итеративног прорачуна ABCD матрице, истраживачки тим је прво анализирао теорију закључавања модова танкоплочног ласера са закључавањем модова Керовог сочива, симулирао промене модова у резонатору током рада са закључавањем модова и континуираног рада, и потврдио да ће се радијус шупљине на тврдој дијафрагми смањити за више од 7% након закључавања модова.
Након тога, вођени принципом дизајна, истраживачки тим је пројектовао и изградио резонатор са закључаним модовима помоћу Керовог сочива (слика 2) заснован на 72-смерном пумпном модулу (слика 1) који је тим независно развио, и добио је импулсни ласерски излаз са просечном снагом од 11,78 W, ширином импулса од 245 fs и енергијом једног импулса од 0,14μJ при времену пумпања од 72 W. Ширина излазног импулса и варијација интракавиторног мода су у доброј сагласности са резултатима симулације.
Сл. 2 Шематски дијаграм резонантне шупљине Yb:YAG ласера са Керовим сочивом и синхронизацијом модова, коришћеног у експерименту
Да би се побољшала излазна снага ласера, истраживачки тим је повећао радијус закривљености фокусирајућег огледала и фино подесио дебљину Керовог медијума и дисперзију другог реда. Када је снага пумпе подешена на 94 W, просечна излазна снага је повећана на 22,33 W, ширина импулса је била 394 fs, а енергија једног импулса 0,28 μJ.
Да би се додатно повећала излазна снага, истраживачки тим ће додатно повећати радијус закривљености фокусираног конкавног пара огледала, док ће резонатор поставити у затворено окружење са ниским вакуумом како би се смањио утицај поремећаја ваздуха и дисперзије ваздуха.
Време објаве: 15. август 2023.