돌파구! 세계 최고 전력 3 μm 중간 충격 펨토초 섬유 레이저

돌파구! 세계 최고 전력 3 μm 중간 충격펨토초 섬유 레이저

섬유 레이저중간외 레이저 출력을 달성하기 위해 첫 번째 단계는 적절한 섬유 매트릭스 재료를 선택하는 것입니다. 근적외선 섬유 레이저에서 석영 유리 매트릭스는 매우 낮은 전송 손실, 신뢰할 수있는 기계적 강도 및 우수한 안정성을 갖는 가장 일반적인 섬유 매트릭스 재료입니다. 그러나, 높은 포논 에너지 (1150 cm-1)로 인해 석영 섬유는 중간 충돌 레이저 투과에 사용할 수 없습니다. 중간 충돌 레이저의 낮은 손실 전송을 달성하려면 황화물 유리 매트릭스 또는 불소 유리 매트릭스와 같은 포논 에너지가 낮은 다른 섬유 매트릭스 재료를 다시 선택해야합니다. 황화물 섬유는 가장 낮은 포논 에너지 (약 350cm-1)를 가지지 만, 도핑 농도가 증가 할 수 없다는 문제가 있으므로 중간 부근 레이저를 생성하기위한 게인 섬유로 사용하기에 적합하지 않습니다. 불소 유리 기판은 황화물 유리 기판보다 약간 높은 포논 에너지 (550 cm-1)를 가지지 만 4 μm 미만의 파장을 갖는 중간 충격 레이저의 저 손실 투과를 달성 할 수 있습니다. 더 중요한 것은, 불소 유리 기판은 높은 희토류 이온 도핑 농도를 달성 할 수 있으며, 이는 중간 충돌 레이저 생성에 필요한 이득을 제공 할 수있다. 예를 들어, ER3+에 대한 가장 성숙한 불소 ZBLAN 섬유는 최대 10 mol의 도핑 농도를 달성 할 수 있었다. 따라서, 불소 유리 매트릭스는 중간 충돌 섬유 레이저에 가장 적합한 섬유 매트릭스 재료입니다.

최근 Shenzhen University의 Ruan Shuangchen 교수와 Guo Chunyu 교수의 팀은 고출력 펨토초를 개발했습니다.펄스 섬유 레이저2.8μm 모드 잠금 ER : ZBLAN 파이버 발진기, 단일 모드 ER : ZBLAN 섬유 프리 앰프 및 대형 모드 필드 ER : ZBLAN FIBRE MAIN AMPLIFIER로 구성됩니다.
우리 연구 그룹의 분극 상태 및 수치 시뮬레이션 작업에 의해 제어되는 중간 충격 및 증폭 이론에 기초하여, 대형 모드 광섬유의 비선형 억제 및 모드 제어 방법, 이중 엔드 펌프의 활성 냉각 기술 및 증폭 구조와 결합 된이 시스템은 8.12W 및 148 FS의 평균 전력을 갖는 2.8μM 초 시트 펄스 출력을 얻습니다. 이 연구 그룹이 달성 한 최고 평균 전력에 대한 국제 기록은 더 상쾌했습니다.

그림 1 ER의 구조 다이어그램 : MOPA 구조를 기반으로 한 ZBLAN 섬유 레이저
의 구조펨토초 레이저시스템은 그림 1에 나와있다. 단일 모드 이중 입자 ER : 3.1m 길이의 ZBLAN 섬유는 도핑 농도가 7 mol.%이고 코어 직경이 15 μm (NA = 0.12)를 갖는 프리 앰프의 게인 섬유로 사용되었다. 메인 증폭기에서, 이중 클래드 큰 모드 필드 ER : 4m의 길이를 갖는 ZBLAN 섬유는 도핑 농도가 6 mol.%이고 코어 직경이 30 μm (Na = 0.12)를 갖는 게인 섬유로 사용되었다. 더 큰 코어 직경은 게인 섬유의 비선형 계수가 낮고 더 큰 펄스 에너지의 더 높은 피크 전력 및 펄스 출력을 견딜 수 있습니다. 게인 섬유의 양쪽 끝은 Alf3 터미널 캡에 융합된다.