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 frecuencias ópticas.Láseres bloqueados por el móduloLos 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 pasos para reflejar laluz de bombaSe utiliza un medio de ganancia laminar de 100 micras de espesor para una absorción de bombeo de alta eficiencia. Este medio de ganancia extremadamente delgado, combinado con la tecnología de retroenfriamiento, reduce considerablemente la influencia del efecto de lente térmica y el efecto no lineal, y permite obtener 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 alta potencia media de salida láser con un ancho de pulso del orden de los femtosegundos.
FIG. 1 (a) Diagrama de la estructura óptica 72 y (b) diagrama físico del módulo de bombeo
Un equipo de investigadores de la Academia China de Ciencias diseñó y construyó un láser de láminas con bloqueo de modo de lente Kerr basado en un módulo de bombeo de 72 vías de desarrollo propio, y desarrolló un láser de láminas con bloqueo de modo de lente Kerr con la mayor potencia media y energía de pulso único de China.
Basándose en el principio del bloqueo de modo de la lente Kerr y el cálculo iterativo de la matriz ABCD, el equipo de investigación analizó primero la teoría del 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 con lente Kerr (Fig. 2) basado en el módulo de bombeo de 72 vías (Fig. 1) desarrollado independientemente por el equipo, y obtuvo una salida láser pulsada con una potencia media 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 intracavidad concuerdan satisfactoriamente con los resultados de la simulación.
FIG. 2 Diagrama esquemático de la cavidad resonante del láser de oblea Yb:YAG con bloqueo de modo mediante 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, con un ancho de pulso de 394 fs y una energía de pulso individual de 0,28 μJ.
Para aumentar aún más la potencia de salida, el equipo de investigación incrementará aún más el radio de curvatura del par de espejos cóncavos enfocados, al tiempo que colocará el resonador en un entorno cerrado de bajo vacío para reducir la influencia de las perturbaciones y la dispersión del aire.
Fecha de publicación: 15 de agosto de 2023