femtosegundos 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 con bloqueo de modoLos dispositivos basados en medios de ganancia por bloques 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 pasos múltiples para reflejar laluz de bombaEl medio de ganancia en lámina tiene un espesor de 100 micras para una absorción de bombeo de alta eficiencia. El medio de ganancia extremadamente delgado, combinado con la tecnología de enfriamiento posterior, reduce considerablemente la influencia del efecto de lente térmica y el efecto no lineal, y permite obtener una mayor potencia de salida de pulsos de femtosegundos.
Los osciladores de oblea combinados con la tecnología de bloqueo de modos de lente Kerr son el principal medio para obtener una salida láser de alta potencia media 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 lámina con bloqueo de modos mediante lente Kerr, basado en un módulo de bombeo de 72 vías de desarrollo propio, y desarrolló un láser de lámina con bloqueo de modos mediante lente Kerr con la mayor potencia media y energía de pulso único en China.
Basándose en el principio de bloqueo de modos de la lente Kerr y el cálculo iterativo de la matriz ABCD, el equipo de investigación analizó primero la teoría de bloqueo de modos del láser de bloqueo de modos de lente Kerr de placa delgada, simuló los cambios de modo en el resonador durante el funcionamiento con bloqueo de modos y el funcionamiento continuo, y confirmó que el radio del modo de la cavidad en el diafragma rígido se reducirá en más del 7 % después del bloqueo de modos.
Posteriormente, guiados por el principio de diseño, el equipo de investigación diseñó y construyó un resonador de bloqueo de modos 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 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 satisfactoriamente con los resultados de la simulación.
FIG. 2 Diagrama esquemático de la cavidad resonante del láser de oblea Yb:YAG con bloqueo de modos 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 fijar la potencia de bombeo en 94 W, la potencia de salida promedio aumentó a 22,33 W, el ancho del 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 incrementará 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