เลเซอร์แผ่นล็อคโหมด ให้กำลังเลเซอร์ความเร็วสูงพิเศษพลังงานสูง

เฟมโตวินาทีกำลังสูงเลเซอร์มีคุณค่าในการใช้งานที่ดีเยี่ยมในการวิจัยทางวิทยาศาสตร์และอุตสาหกรรม เช่น การสร้างเทราเฮิร์ตซ์ การสร้างพัลส์ที่ระดับ attosecond และหวีความถี่แสงเลเซอร์ล็อค Modขึ้นอยู่กับสื่อ block-gain แบบดั้งเดิมที่ถูกจำกัดโดยเอฟเฟกต์เลนส์ความร้อนที่กำลังสูงและปัจจุบันกำลังเอาต์พุตสูงสุดคือประมาณ 20 W

เลเซอร์แผ่นบางใช้โครงสร้างปั๊มแบบมัลติพาสเพื่อสะท้อนไฟปั๊มถึงแผ่นมีเดียมมีความหนา 100 ไมครอน เพื่อการซึมซับปั๊มที่มีประสิทธิภาพสูงตัวกลางเกนที่บางมากรวมกับเทคโนโลยีแบ็คคูลลิ่งช่วยลดอิทธิพลของเอฟเฟกต์เลนส์ความร้อนและเอฟเฟกต์แบบไม่เชิงเส้นได้อย่างมาก และสามารถให้เอาต์พุตพัลส์เฟมโตวินาทีพลังงานที่สูงขึ้น
ออสซิลเลเตอร์เวเฟอร์ที่ผสานรวมกับเทคโนโลยีการล็อคโหมดเลนส์ Kerr เป็นวิธีหลักในการรับเอาท์พุตเลเซอร์กำลังเฉลี่ยสูงพร้อมความกว้างพัลส์ตามลำดับเฟมโตวินาที

รูปที่.แผนภาพโครงสร้างเชิงแสง 1 (a) 72 และ (b) แผนภาพทางกายภาพของโมดูลปั๊ม

ทีมนักวิจัยจาก Chinese Academy of Sciences ได้ออกแบบและสร้างเลเซอร์แผ่นล็อคโหมดเลนส์ Kerr โดยใช้โมดูลปั๊ม 72 ทิศทางที่พัฒนาขึ้นเอง และพัฒนาเลเซอร์แผ่นล็อคโหมดเลนส์ Kerr ด้วยกำลังเฉลี่ยสูงสุดและเดี่ยว พลังงานชีพจรในประเทศจีน
ตามหลักการของการล็อคโหมดเลนส์ Kerr และการคำนวณซ้ำของเมทริกซ์ ABCD ทีมวิจัยได้วิเคราะห์ทฤษฎีการล็อคโหมดของเลเซอร์ล็อคโหมดเลนส์ Kerr แผ่นบางเป็นครั้งแรก โดยจำลองการเปลี่ยนแปลงโหมดในตัวสะท้อนเสียงระหว่างการดำเนินการล็อคโหมด และการทำงานอย่างต่อเนื่อง และยืนยันว่ารัศมีโหมดคาวิตี้ที่ไดอะแฟรมแข็งจะลดลงมากกว่า 7% หลังจากการล็อคโหมด

ต่อมา ทีมวิจัยได้ออกแบบและสร้างเครื่องสะท้อนเสียงแบบล็อคโหมดเลนส์ Kerr (รูปที่ 2) โดยใช้หลักการออกแบบตามหลักการออกแบบ โดยอิงจากโมดูลปั๊ม 72 ทิศทาง (รูปที่ 1) ที่พัฒนาโดยทีมงานอย่างอิสระ และได้รับพัลส์เลเซอร์ เอาต์พุตที่มีกำลังเฉลี่ย 11.78W, ความกว้างพัลส์ 245 fs และพลังงานพัลส์เดี่ยว 0.14μJ ที่เวลาปั๊ม 72 Wความกว้างของพัลส์เอาท์พุตและความแปรผันของโหมดอินทราคาวิตี้สอดคล้องกับผลลัพธ์การจำลองที่ดี

รูปที่.2 แผนผังของช่องเรโซแนนซ์ของเลเซอร์เวเฟอร์ Yb:YAG ที่ล็อคโหมดเลนส์ Kerr ที่ใช้ในการทดลอง

เพื่อปรับปรุงกำลังเอาต์พุตของเลเซอร์ ทีมวิจัยได้เพิ่มรัศมีความโค้งของกระจกโฟกัส และปรับความหนาปานกลางของ Kerr และการกระจายอันดับสองอย่างละเอียดเมื่อตั้งค่ากำลังของปั๊มไว้ที่ 94 W กำลังเอาท์พุตเฉลี่ยจะเพิ่มขึ้นเป็น 22.33 W และความกว้างของพัลส์คือ 394 fs และพลังงานพัลส์เดี่ยวคือ 0.28 μJ

เพื่อเพิ่มกำลังส่งออก ทีมวิจัยจะเพิ่มรัศมีความโค้งของคู่กระจกเว้าที่โฟกัส ขณะเดียวกันก็วางเครื่องสะท้อนเสียงไว้ในสภาพแวดล้อมปิดสุญญากาศต่ำ เพื่อลดอิทธิพลของการรบกวนของอากาศและการกระจายตัวของอากาศ