सफलता! दुनिया का सबसे ज़्यादा शक्तिशाली 3μm मिड-इन्फ्रारेडफेम्टोसेकंड फाइबर लेजर
फाइबर लेजरमध्य-अवरक्त लेजर आउटपुट प्राप्त करने के लिए, पहला कदम उपयुक्त फाइबर मैट्रिक्स सामग्री का चयन करना है। निकट-अवरक्त फाइबर लेजर में, क्वार्ट्ज ग्लास मैट्रिक्स सबसे आम फाइबर मैट्रिक्स सामग्री है जिसमें बहुत कम संचरण हानि, विश्वसनीय यांत्रिक शक्ति और उत्कृष्ट स्थिरता होती है। हालांकि, उच्च फोनन ऊर्जा (1150 सेमी-1) के कारण, क्वार्ट्ज फाइबर का उपयोग मध्य-अवरक्त लेजर संचरण के लिए नहीं किया जा सकता है। मध्य-अवरक्त लेजर के कम नुकसान संचरण को प्राप्त करने के लिए, हमें कम फोनन ऊर्जा वाले अन्य फाइबर मैट्रिक्स सामग्रियों का फिर से चयन करना होगा, जैसे सल्फाइड ग्लास मैट्रिक्स या फ्लोराइड ग्लास मैट्रिक्स। सल्फाइड फाइबर में सबसे कम फोनन ऊर्जा (लगभग 350 सेमी-1) होती है, लेकिन इसकी समस्या यह है कि डोपिंग सांद्रता को बढ़ाया नहीं जा सकता है, इसलिए यह मध्य-अवरक्त लेजर उत्पन्न करने के लिए लाभ फाइबर के रूप में उपयोग के लिए उपयुक्त नहीं है। यद्यपि फ्लोराइड ग्लास सब्सट्रेट में सल्फाइड ग्लास सब्सट्रेट की तुलना में थोड़ी अधिक फ़ोनॉन ऊर्जा (550 सेमी-1) होती है, यह 4 माइक्रोन से कम तरंगदैर्ध्य वाले मध्य-अवरक्त लेज़रों के लिए कम-हानि संचरण भी प्राप्त कर सकता है। इससे भी महत्वपूर्ण बात यह है कि फ्लोराइड ग्लास सब्सट्रेट उच्च दुर्लभ मृदा आयन अपमिश्रण सांद्रता प्राप्त कर सकता है, जो मध्य-अवरक्त लेज़र उत्पादन के लिए आवश्यक लाभ प्रदान कर सकता है। उदाहरण के लिए, Er3+ के लिए सबसे परिपक्व फ्लोराइड ZBLAN फाइबर 10 mol तक की अपमिश्रण सांद्रता प्राप्त करने में सक्षम रहा है। इसलिए, फ्लोराइड ग्लास मैट्रिक्स मध्य-अवरक्त फाइबर लेज़रों के लिए सबसे उपयुक्त फाइबर मैट्रिक्स सामग्री है।
हाल ही में, शेन्ज़ेन विश्वविद्यालय में प्रोफेसर रुआन शुआंगचेन और प्रोफेसर गुओ चुन्यु की टीम ने एक उच्च-शक्ति फेम्टोसेकंड विकसित किया हैपल्स फाइबर लेजर2.8μm मोड-लॉक्ड Er:ZBLAN फाइबर ऑसिलेटर, सिंगल-मोड Er:ZBLAN फाइबर प्रीएम्पलीफायर और बड़े-मोड फील्ड Er:ZBLAN फाइबर मुख्य एम्पलीफायर से बना है।
हमारे शोध समूह के ध्रुवीकरण अवस्था और संख्यात्मक सिमुलेशन कार्य द्वारा नियंत्रित मध्य-अवरक्त अति-लघु पल्स के स्व-संपीड़न और प्रवर्धन सिद्धांत के आधार पर, वृहद-मोड ऑप्टिकल फाइबर के अरैखिक दमन और मोड नियंत्रण विधियों, सक्रिय शीतलन तकनीक और द्वि-अंत पंप की प्रवर्धन संरचना के संयोजन से, यह प्रणाली 8.12W की औसत शक्ति और 148 fs की पल्स चौड़ाई के साथ 2.8μm अति-लघु पल्स आउटपुट प्राप्त करती है। इस शोध समूह द्वारा प्राप्त उच्चतम औसत शक्ति का अंतर्राष्ट्रीय रिकॉर्ड और भी ताज़ा हो गया।
चित्र 1 MOPA संरचना पर आधारित Er:ZBLAN फाइबर लेजर का संरचना आरेख
की संरचनाफेम्टोसेकंड लेजरसिस्टम का आरेख चित्र 1 में दिखाया गया है। प्री-एम्पलीफायर में गेन फाइबर के रूप में 3.1 मीटर लंबाई के सिंगल-मोड डबल-क्लैड Er:ZBLAN फाइबर का उपयोग किया गया था, जिसमें 7 mol.% की डोपिंग सांद्रता और 15 μm (NA = 0.12) का कोर व्यास था। मुख्य एम्पलीफायर में, गेन फाइबर के रूप में 4 मीटर लंबाई के डबल क्लैड लार्ज मोड फील्ड Er:ZBLAN फाइबर का उपयोग किया गया था, जिसमें 6 mol.% की डोपिंग सांद्रता और 30 μm (NA = 0.12) का कोर व्यास था। बड़े कोर व्यास के कारण गेन फाइबर का नॉनलाइनियर गुणांक कम होता है और यह उच्च शिखर शक्ति और बड़ी पल्स ऊर्जा के पल्स आउटपुट को झेल सकता है। गेन फाइबर के दोनों सिरे AlF3 टर्मिनल कैप से जुड़े होते हैं।
पोस्ट करने का समय: 19-फ़रवरी-2024