मोड-लक पाना लेजर, पावर उच्च ऊर्जा अल्ट्राफास्ट लेजर

उच्च शक्ति femtosecondलेजरटेराहर्ट्ज जेनरेशन, एटोसेकेन्ड पल्स जेनरेशन र अप्टिकल फ्रिक्वेन्सी कम्बज जस्ता वैज्ञानिक अनुसन्धान र औद्योगिक क्षेत्रहरूमा यसको ठूलो प्रयोग मूल्य छ।मोड-लक लेजरहरूपरम्परागत ब्लक-गेन मिडियामा आधारित उच्च शक्तिमा थर्मल लेन्सिङ प्रभाव द्वारा सीमित छन्, र हाल अधिकतम उत्पादन शक्ति लगभग 20 W छ।

पातलो पाना लेजरले प्रतिबिम्बित गर्न बहु-पास पम्प संरचना प्रयोग गर्दछपम्प प्रकाशउच्च दक्षता पम्प अवशोषणको लागि 100 माइक्रोनको मोटाईको साथ पाना प्राप्त मध्यममा। ब्याककुलिङ टेक्नोलोजीसँग जोडिएको अत्यन्त पातलो लाभ मध्यमले थर्मल लेन्स प्रभाव र ननलाइनर प्रभावको प्रभावलाई धेरै कम गर्छ, र उच्च पावर फेम्टोसेकेन्ड पल्स आउटपुट प्राप्त गर्न सक्छ।
केर लेन्स मोड-लकिङ टेक्नोलोजीसँग जोडिएका वेफर ओसिलेटरहरू फेमटोसेकेन्डको क्रममा पल्स चौडाइको साथ उच्च औसत पावर लेजर आउटपुट प्राप्त गर्ने मुख्य माध्यम हुन्।

अंजीर। 1 (a) 72 अप्टिकल संरचना रेखाचित्र र (b) पम्प मोड्युलको भौतिक रेखाचित्र

चाइनिज एकेडेमी अफ साइन्सेसका शोधकर्ताहरूको टोलीले स्व-विकसित ७२-वे पम्प मोड्युलमा आधारित केर लेन्स मोड-लक पाना लेजर डिजाइन र निर्माण गर्‍यो, र उच्चतम औसत शक्ति र एकलको साथ केर लेन्स मोड-लक पाना लेजर विकास गर्‍यो। चीन मा पल्स ऊर्जा।
केर लेन्स मोड-लकिङको सिद्धान्त र एबीसीडी म्याट्रिक्सको पुनरावृत्ति गणनाको आधारमा, अनुसन्धान टोलीले पहिलो पटक पातलो प्लेट केर लेन्स मोड-लकिङ लेजरको मोड-लकिङ सिद्धान्तको विश्लेषण गर्‍यो, मोड-लकिङ सञ्चालनको क्रममा रेजोनेटरमा हुने मोड परिवर्तनहरूलाई सिमुलेट गर्‍यो। र निरन्तर सञ्चालन, र हार्ड डायाफ्राम मा गुहा मोड त्रिज्या मोड-लक पछि 7% भन्दा बढी कम हुनेछ भनेर पुष्टि।

त्यसपछि, डिजाइन सिद्धान्तद्वारा निर्देशित, अनुसन्धान टोलीले टोलीले स्वतन्त्र रूपमा विकसित गरेको ७२-वे पम्प मोड्युल (FIG.1) को आधारमा केर लेन्स मोड-लक्ड रेजोनेटर (FIG. 2) डिजाइन र निर्माण गर्‍यो, र पल्स्ड लेजर प्राप्त गर्‍यो। 11.78W को औसत पावर, 245 fs को पल्स चौडाइ र 72 W पम्पिङ समयमा 0.14μJ को एकल पल्स ऊर्जाको साथ आउटपुट। आउटपुट पल्सको चौडाइ र intracavity मोडको भिन्नता सिमुलेशन परिणामहरूसँग राम्रो सम्झौतामा छन्।

अंजीर। २ केर लेन्स मोड-लक गरिएको Yb: YAG वेफर लेजर प्रयोगमा प्रयोग गरिएको रेजोनन्ट गुहाको योजनाबद्ध रेखाचित्र

लेजरको आउटपुट पावर सुधार गर्नको लागि, अनुसन्धान टोलीले फोकस गर्ने ऐनाको वक्रता त्रिज्या बढायो, र केर मध्यम मोटाई र दोस्रो-अर्डर फैलावटलाई राम्रो बनायो। जब पम्प पावर 94 W मा सेट गरिएको थियो, औसत आउटपुट पावर 22.33 W मा बढाइएको थियो, र पल्स चौडाइ 394 fs थियो र एकल पल्स ऊर्जा 0.28 μJ थियो।

आउटपुट पावरलाई थप बढाउनको लागि, अनुसन्धान टोलीले फोकस गरिएको अवतल मिरर जोडीको वक्रता त्रिज्यालाई अझ बढाउनेछ, जबकि रेजोनेटरलाई कम भ्याकुम बन्द वातावरणमा राखेर हावाको गडबडी र हावा फैलावटको प्रभावलाई कम गर्नेछ।