Femtoseconde haute puissancelasera une grande valeur d'application dans la recherche scientifique et les domaines industriels tels que la génération térahertz, la génération d'impulsions attosecondes et le peigne de fréquence optique.Lasers verrouillés par modulebasés sur des 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 lelumière de la pompeau milieu de gain en feuille d'une épaisseur de 100 microns pour une absorption par pompe à haute efficacité.Le milieu de gain extrêmement fin combiné à la technologie de refroidissement arrière réduit considérablement l'influence de l'effet de lentille thermique et de l'effet non linéaire, et peut obtenir une sortie d'impulsion femtoseconde de puissance plus élevée.
Les oscillateurs à tranches 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.
FIGUE.1 (a) 72 schéma de structure optique 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 mode de lentille Kerr verrouillé basé sur le module de pompe à 72 voies auto-développé, et a développé un laser à feuille à mode de lentille Kerr verrouillé avec la puissance moyenne la plus élevée et un seul l'énergie pulsée en Chine.
Sur la base du principe du 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 du verrouillage de mode du laser à verrouillage de mode de la lentille Kerr à plaque mince, et a simulé les changements de mode dans le résonateur pendant l'opération de verrouillage de mode. et un fonctionnement continu, et a confirmé que le rayon du mode cavité au niveau du diaphragme dur sera réduit de plus de 7 % après le verrouillage du mode.
Par la suite, guidée par le principe de conception, l'équipe de recherche a conçu et construit un résonateur à mode verrouillé à lentille Kerr (FIG. 2) basé sur le module de pompe à 72 voies (FIG. 1) développé indépendamment par l'équipe, et a obtenu un laser pulsé. sortie 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 simulation.
FIGUE.2 Diagramme schématique de la cavité résonante du laser à plaquette Yb:YAG à mode verrouillé par 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 moyenne Kerr et la dispersion du second ordre.Lorsque la puissance de la pompe était réglée sur 94 W, la puissance de sortie moyenne était augmentée à 22,33 W, la largeur d'impulsion était de 394 fs et l'énergie d'une impulsion unique était de 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 afin de réduire l’influence des perturbations de l’air et de la dispersion de l’air.
Heure de publication : 15 août 2023