Нээлт! Дэлхийн хамгийн өндөр хүчин чадалтай 3 μм дунд хэт улаан туяаны фемтосекунд шилэн лазер

Нээлт! Дэлхийн хамгийн өндөр хүчин чадалтай 3 мкм дунд хэт улаан туяафемтосекунд шилэн лазер

Шилэн лазерДунд зэргийн хэт улаан туяаны лазер гаралтыг бий болгохын тулд эхний алхам бол тохирох шилэн матрицын материалыг сонгох явдал юм. Ойролцоох хэт улаан туяаны шилэн лазерын хувьд кварцын шилэн матриц нь маш бага дамжуулалтын алдагдал, найдвартай механик бат бөх, маш сайн тогтвортой байдалтай хамгийн түгээмэл шилэн матрицын материал юм. Гэсэн хэдий ч өндөр фононы энерги (1150 см-1) тул кварцын шилэнийг дунд зэргийн хэт улаан туяаны лазер дамжуулалтад ашиглах боломжгүй. Дунд зэргийн хэт улаан туяаны лазерын бага алдагдалтай дамжуулалтыг бий болгохын тулд бид сульфидын шилэн матриц эсвэл фторын шилэн матриц гэх мэт фононы энерги багатай бусад шилэн матрицын материалыг дахин сонгох шаардлагатай. Сульфидын шилэн нь хамгийн бага фононы энергитэй (ойролцоогоор 350 см-1) боловч хольцын концентрацийг нэмэгдүүлэх боломжгүй тул дунд зэргийн хэт улаан туяаны лазер үүсгэх олшруулагч шилэн болгон ашиглахад тохиромжгүй. Фторын шилэн суурь нь сульфидын шилэн суурьтай харьцуулахад арай өндөр фононы энерги (550 см-1) боловч 4 мкм-ээс бага долгионы урттай дунд зэргийн хэт улаан туяаны лазерын хувьд бага алдагдалтай дамжуулалтыг хийж чадна. Хамгийн чухал нь фторын шилэн суурь нь ховор шороон ионы өндөр концентрацид хүрч чаддаг бөгөөд энэ нь дунд зэргийн хэт улаан туяаны лазер үүсгэхэд шаардлагатай олшруулалтыг хангаж чаддаг. Жишээлбэл, Er3+-ийн хамгийн боловсорсон фторын ZBLAN шилэн нь 10 моль хүртэлх допинг концентрацид хүрч чадсан. Тиймээс фторын шилэн матриц нь дунд зэргийн хэт улаан туяаны шилэн лазерын хамгийн тохиромжтой шилэн матрицын материал юм.

Саяхан Шэньжэний Их Сургуулийн профессор Руан Шуанчен, профессор Гуо Чунью нарын баг өндөр хүчин чадалтай фемтосекундийг бүтээжээ.импульсийн шилэн лазер2.8μm горим түгжээтэй Er:ZBLAN шилэн осциллятор, нэг горимтой Er:ZBLAN шилэн урьдчилсан өсгөгч болон том горимтой талбартай Er:ZBLAN шилэн гол өсгөгчөөс бүрдэнэ.
Манай судалгааны багийн туйлшралын төлөвөөр хянагдсан дунд зэргийн хэт улаан туяаны хэт богино импульсийн өөрөө шахах болон олшруулах онол болон тоон симуляцийн ажил, том горимтой оптик шилэн кабелийн шугаман бус дарах болон горимын хяналтын аргууд, идэвхтэй хөргөлтийн технологи, давхар үзүүртэй насосны олшруулах бүтэцтэй хослуулан систем нь 8.12Вт дундаж чадалтай, 148 фс импульсийн өргөнтэй 2.8μm хэт богино импульсийн гаралтыг олж авсан. Энэхүү судалгааны багийн хүрсэн хамгийн өндөр дундаж чадлын олон улсын дээд амжилтыг дахин шинэчилсэн.

Зураг 1 MOPA бүтэц дээр суурилсан Er:ZBLAN шилэн лазерын бүтцийн диаграмм
бүтэцфемтосекунд лазерсистемийг Зураг 1-т үзүүлэв. Урьдчилан өсгөгч дэх олшруулагчийн хувьд 3.1 м урттай нэг горимт давхар бүрхүүлтэй Er:ZBLAN шилэн кабелийг 7 моль.% хольцын концентрацитай, 15 μм голын диаметртэй (NA = 0.12) олшруулагчийн шилэн кабел болгон ашигласан. Үндсэн өсгөгчинд 4 м урттай давхар бүрхүүлтэй том горимт талбайн Er:ZBLAN шилэн кабелийг 6 моль.% хольцын концентрацитай, 30 μм голын диаметртэй (NA = 0.12) олшруулагчийн шилэн кабел болгон ашигласан. Том голын диаметр нь олшруулагчийн шилэн кабелийг бага шугаман бус коэффициенттэй болгож, илүү өндөр оргил хүч болон илүү том импульсийн энергийн импульсийн гаралтыг тэсвэрлэх чадвартай болгодог. Олшруулагчийн шилэн кабелийн хоёр үзүүрийг AlF3 терминалын тагтай холбосон.