Femtoseconde haute puissancelasera une grande valeur d'application dans la recherche scientifique et les domaines industriels tels que la génération de térahertz, la génération d'impulsions attosecondes et le peigne de fréquences optiques.Lasers à verrouillage de modLes supports à gain de bloc traditionnels sont limités par l'effet de lentille thermique à haute puissance, et actuellement la puissance de sortie maximale est d'environ 20 W.
Le laser à feuille mince utilise une structure de pompe multi-passes pour refléter levoyant de pompeLe milieu de gain en feuille, d'une épaisseur de 100 microns, assure une absorption de pompage hautement efficace. L'extrême finesse du milieu de gain, associée à la technologie de refroidissement par contre-courant, réduit considérablement l'influence de l'effet de lentille thermique et de l'effet non linéaire, et permet d'obtenir une puissance de sortie d'impulsion femtoseconde supérieure.
Les oscillateurs à plaquettes combinés à la technologie de verrouillage de mode de lentille Kerr sont le principal moyen d'obtenir une sortie laser de puissance moyenne élevée avec une largeur d'impulsion de l'ordre de la femtoseconde.
FIG. 1 (a) Schéma de la structure optique 72 et (b) schéma physique du module de pompe
Une équipe de chercheurs de l'Académie chinoise des sciences a conçu et construit un laser à feuille à verrouillage de mode à lentille Kerr basé sur le module de pompe à 72 voies développé par l'entreprise elle-même, et a développé un laser à feuille à verrouillage de mode à lentille Kerr avec la puissance moyenne et l'énergie d'impulsion unique les plus élevées en Chine.
Sur la base du principe de verrouillage de mode de la lentille Kerr et du calcul itératif de la matrice ABCD, l'équipe de recherche a d'abord analysé la théorie de verrouillage de mode du laser à verrouillage de mode de la lentille Kerr à plaque mince, simulé les changements de mode dans le résonateur pendant le fonctionnement de verrouillage de mode et le fonctionnement continu, et confirmé que le rayon du mode de cavité au niveau du diaphragme dur sera réduit de plus de 7 % après le verrouillage de mode.
Français Par la suite, guidée par le principe de conception, l'équipe de recherche a conçu et construit un résonateur à verrouillage de mode à lentille Kerr (FIG. 2) basé sur le module de pompage à 72 voies (FIG. 1) développé indépendamment par l'équipe, et a obtenu une sortie laser pulsée avec une puissance moyenne de 11,78 W, une largeur d'impulsion de 245 fs et une énergie d'impulsion unique de 0,14 μJ à un temps de pompage de 72 W. La largeur de l'impulsion de sortie et la variation du mode intracavité sont en bon accord avec les résultats de la simulation.
FIG. 2 Schéma de principe de la cavité résonante du laser à plaquette Yb:YAG à verrouillage de mode à lentille Kerr utilisé dans l'expérience
Afin d'améliorer la puissance de sortie du laser, l'équipe de recherche a augmenté le rayon de courbure du miroir de focalisation et a affiné l'épaisseur du milieu Kerr et la dispersion du second ordre. Lorsque la puissance de pompage a été réglée à 94 W, la puissance de sortie moyenne a été portée à 22,33 W, la largeur d'impulsion à 394 fs et l'énergie d'impulsion individuelle à 0,28 μJ.
Pour augmenter encore la puissance de sortie, l'équipe de recherche augmentera encore le rayon de courbure de la paire de miroirs concaves focalisés, tout en plaçant le résonateur dans un environnement fermé à faible vide pour réduire l'influence des perturbations et de la dispersion de l'air.
Date de publication : 15 août 2023