돌파구! 세계 최고 출력 3μm 중적외선펨토초 파이버 레이저
파이버 레이저중적외선 레이저 출력을 달성하기 위한 첫 번째 단계는 적절한 파이버 매트릭스 재료를 선택하는 것입니다. 근적외선 파이버 레이저에서 석영 유리 매트릭스는 전송 손실이 매우 낮고, 기계적 강도가 안정적이며 안정성이 뛰어난 가장 일반적인 파이버 매트릭스 재료입니다. 그러나 포논 에너지(1150cm-1)가 높기 때문에 석영 섬유는 중적외선 레이저 전송에 사용할 수 없습니다. 중적외선 레이저의 낮은 손실 전송을 달성하려면 황화물 유리 매트릭스 또는 불화물 유리 매트릭스와 같이 포논 에너지가 낮은 다른 섬유 매트릭스 재료를 다시 선택해야 합니다. 황화물 섬유는 포논 에너지(약 350 cm-1)가 가장 낮으나, 도핑 농도를 높일 수 없다는 문제가 있어 중적외선 레이저 발생을 위한 이득 섬유로 사용하기에는 적합하지 않다. 불화물 유리 기판은 황화물 유리 기판보다 포논 에너지(550cm-1)가 약간 높지만 4μm 미만 파장의 중적외선 레이저에 대해 저손실 투과도 달성할 수 있습니다. 더 중요한 것은 불화물 유리 기판이 높은 희토류 이온 도핑 농도를 달성할 수 있어 중적외선 레이저 생성에 필요한 이득을 제공할 수 있다는 것입니다. 예를 들어 Er3+용 가장 성숙한 불화물 ZBLAN 섬유는 다음과 같은 도핑 농도를 달성할 수 있었습니다. 최대 10몰. 따라서 불화물 유리 매트릭스는 중적외선 파이버 레이저에 가장 적합한 파이버 매트릭스 재료입니다.
최근 심천대학교의 Ruan Shuangchen 교수와 Guo Chunyu 교수팀이 고출력 펨토초를 개발했습니다.펄스 섬유 레이저2.8μm 모드 잠금 Er:ZBLAN 광섬유 발진기, 단일 모드 Er:ZBLAN 광섬유 전치 증폭기 및 대형 모드 필드 Er:ZBLAN 광섬유 메인 증폭기로 구성됩니다.
우리 연구그룹의 편광 상태에 의해 제어되는 중적외선 초단 펄스의 자기 압축 및 증폭 이론과 수치 시뮬레이션 작업을 기반으로 대형 모드 광섬유의 비선형 억제 및 모드 제어 방법, 능동 냉각 기술 및 증폭을 결합합니다. 더블 엔드 펌프 구조로 시스템은 평균 전력 8.12W, 펄스 폭 148fs로 2.8μm 초단 펄스 출력을 얻습니다. 이 연구 그룹이 달성한 최고 평균 전력의 국제 기록은 더욱 새로워졌습니다.
그림 1 MOPA 구조를 기반으로 한 Er:ZBLAN 광섬유 레이저의 구조도
의 구조펨토초 레이저시스템은 그림 1에 표시됩니다. 3.1m 길이의 단일 모드 이중 클래드 Er:ZBLAN 광섬유는 도핑 농도가 7mol.%이고 코어 직경이 15μm(NA = 0.12). 메인 증폭기에서는 도핑 농도가 6 mol.%이고 코어 직경이 30 μm(NA = 0.12)인 이득 광섬유로 길이 4m의 이중 클래드 대형 모드 필드 Er:ZBLAN 광섬유를 사용했습니다. 코어 직경이 클수록 이득 섬유의 비선형 계수가 낮아지고 더 높은 피크 전력과 더 큰 펄스 에너지의 펄스 출력을 견딜 수 있습니다. 이득 광섬유의 양쪽 끝은 AlF3 터미널 캡에 융합됩니다.
게시 시간: 2024년 2월 19일