Percée! Le laser à fibre fémtoseconde infrarouge à la plus haute puissance du monde de 3 μm

Percée! La puissance la plus élevée du monde 3 μm à mi-infrarougelaser à fibre fémtoseconde

Laser en fibrePour atteindre la sortie laser infrarouge moyenne, la première étape consiste à sélectionner le matériau de matrice de fibre approprié. Dans les lasers à fibres presque infrarouges, la matrice en verre de quartz est le matériau de matrice de fibre la plus courante avec une perte de transmission très faible, une résistance mécanique fiable et une excellente stabilité. Cependant, en raison de l'énergie phonon élevée (1150 cm-1), la fibre de quartz ne peut pas être utilisée pour la transmission laser infrarouge moyenne. Afin d'obtenir une faible transmission de perte de laser infrarouge moyen, nous devons resélectionner d'autres matériaux de matrice de fibres avec une énergie de phonon plus faible, telle que la matrice de verre sulfure ou la matrice de verre fluorure. La fibre de sulfure a la plus faible énergie de phonon (environ 350 cm-1), mais il a le problème que la concentration de dopage ne peut pas être augmentée, il ne convient donc pas à une utilisation comme fibre de gain pour générer un laser infrarouge moyen. Bien que le substrat en verre de fluorure ait une énergie phonon légèrement plus élevée (550 cm-1) que le substrat en verre sulfure, il peut également obtenir une transmission à faible perte pour les lasers infrarouges moyens avec des longueurs d'onde inférieures à 4 μm. Plus important encore, le substrat de verre de fluorure peut atteindre une concentration de dopage à ions terres rares à haute teneur, qui peut fournir le gain requis pour la génération laser infrarouge médian, par exemple, la fibre zblan du fluorure la plus mature pour ER3 + a pu atteindre une concentration de dopage allant jusqu'à 10 mol. Par conséquent, la matrice de verre fluorure est le matériau de matrice de fibres les plus appropriés pour les lasers à fibres infrarouges moyens.

Récemment, l'équipe du professeur Ruan Shuangchen et du professeur Guo Chunyu à l'Université de Shenzhen ont développé un Femtoseconde de haute puissancelaser en fibre de poulsComposé d'ERR de 2,8 μm de mode MODE: oscillateur à fibres Zblan, Préamplificateur à fibre Zblan ER: champ de champ en grand mode: amplificateur principal de fibre Zblan.
Sur la base de la théorie de l'auto-compression et de l'amplification des impulsions ultra-courtes infrarouges moyennes contrôlées par l'état de polarisation et les travaux de simulation numérique de notre groupe de recherche, combinés à une suppression non linéaire et à des méthodes de contrôle de mode de la fibre optique à grande échelle, une technologie de refroidissement active et une structure d'amplification de la puissance moyenne de 8,12 W.12w et une palissure à ultra. Le record international de la puissance moyenne la plus élevée obtenue par ce groupe de recherche a été encore rafraîchi.

Figure 1 Diagramme de structure de l'ER: laser à fibre zblan basé sur la structure MOPA
La structure dulaser fémtosecondeLe système est illustré à la figure 1. La fibre de gain à double mode: une fibre zblan de 3,1 m a été utilisée comme fibre de gain dans le préamplificateur avec une concentration de dopage de 7 mol.% et un diamètre central de 15 μm (Na = 0,12). Dans l'amplificateur principal, un champ de mode grand en mode à double vêtu ER: la fibre zblan d'une longueur de 4 m a été utilisée comme fibre de gain avec une concentration de dopage de 6 mol.% Et un diamètre de base de 30 μm (Na = 0,12). Le diamètre de noyau plus grand fait que la fibre de gain a un coefficient non linéaire inférieur et peut résister à une puissance de crête et à une puissance d'impulsion plus élevés d'une plus grande énergie d'impulsion. Les deux extrémités de la fibre de gain sont fusionnées au capuchon terminal Alf3.