Láser de hoja con modo bloqueado, láser ultrarrápido de alta potencia y energía

Femtosegundo de alta potencialáserTiene un gran valor de aplicación en la investigación científica y en campos industriales como la generación de terahercios, la generación de pulsos de attosegundos y el peine de frecuencia óptica.Láseres bloqueados por modulaciónLos medios basados ​​en ganancia de bloque tradicionales están limitados por el efecto de lente térmica a alta potencia y actualmente la potencia de salida máxima es de aproximadamente 20 W.

El láser de lámina delgada utiliza una estructura de bombeo de múltiples pasadas para reflejar laluz de la bombaAl medio de ganancia laminar con un espesor de 100 micras para una absorción de bombeo de alta eficiencia. El medio de ganancia extremadamente delgado, combinado con tecnología de retroenfriamiento, reduce considerablemente la influencia del efecto de lente térmica y el efecto no lineal, y permite lograr una salida de pulsos de femtosegundos de mayor potencia.
Los osciladores de oblea combinados con la tecnología de bloqueo de modo de lente Kerr son el principal medio para obtener una salida láser de alta potencia promedio con un ancho de pulso del orden de femtosegundos.

FIG. 1 (a) Diagrama de la estructura óptica 72 y (b) diagrama físico del módulo de bomba

Un equipo de investigadores de la Academia de Ciencias de China diseñó y construyó un láser de lámina de modo bloqueado de lente Kerr basado en el módulo de bombeo de 72 vías desarrollado internamente, y desarrolló un láser de lámina de modo bloqueado de lente Kerr con la mayor potencia promedio y energía de pulso único en China.
Basándose en el principio de bloqueo de modo de lente Kerr y el cálculo iterativo de la matriz ABCD, el equipo de investigación analizó primero la teoría de bloqueo de modo del láser de bloqueo de modo de lente Kerr de placa delgada, simuló los cambios de modo en el resonador durante la operación de bloqueo de modo y la operación continua, y confirmó que el radio del modo de cavidad en el diafragma duro se reducirá en más del 7% después del bloqueo de modo.

Posteriormente, guiados por el principio de diseño, el equipo de investigación diseñó y construyó un resonador de modo bloqueado de lente Kerr (Fig. 2) basado en el módulo de bombeo de 72 vías (Fig. 1), desarrollado independientemente por el equipo, y obtuvo una salida de láser pulsado con una potencia promedio de 11,78 W, un ancho de pulso de 245 fs y una energía de pulso único de 0,14 μJ con un tiempo de bombeo de 72 W. El ancho del pulso de salida y la variación del modo intracavitario concuerdan con los resultados de la simulación.

FIG. 2 Diagrama esquemático de la cavidad resonante del láser de oblea Yb:YAG bloqueado por modo de lente Kerr utilizado en el experimento

Para mejorar la potencia de salida del láser, el equipo de investigación aumentó el radio de curvatura del espejo de enfoque y ajustó con precisión el espesor del medio Kerr y la dispersión de segundo orden. Al ajustar la potencia de bombeo a 94 W, la potencia de salida promedio aumentó a 22,33 W, el ancho de pulso fue de 394 fs y la energía de pulso único fue de 0,28 μJ.

Para aumentar aún más la potencia de salida, el equipo de investigación aumentará aún más el radio de curvatura del par de espejos cóncavos enfocados, mientras coloca el resonador en un entorno cerrado de bajo vacío para reducir la influencia de la perturbación del aire y la dispersión del aire.