मोड-लॉक शीट लेजर, पावर हाई एनर्जी अल्ट्राफास्ट लेजर

उच्च शक्ति फेमटोसेकंडलेज़रवैज्ञानिक अनुसंधान और औद्योगिक क्षेत्रों जैसे टेराहर्ट्ज़ जेनरेशन, एटोसेकंड पल्स जेनरेशन और ऑप्टिकल फ्रीक्वेंसी कंघी में इसका बहुत अच्छा अनुप्रयोग मूल्य है।मॉड-लॉक लेजरपारंपरिक ब्लॉक-गेन मीडिया पर आधारित उच्च शक्ति पर थर्मल लेंसिंग प्रभाव द्वारा सीमित हैं, और वर्तमान में अधिकतम आउटपुट पावर लगभग 20 डब्ल्यू है।

पतली शीट लेजर प्रतिबिंबित करने के लिए मल्टी-पास पंप संरचना का उपयोग करती हैपंप प्रकाशउच्च दक्षता पंप अवशोषण के लिए 100 माइक्रोन की मोटाई के साथ शीट गेन मीडियम तक। बैककूलिंग तकनीक के साथ संयुक्त अत्यंत पतला लाभ माध्यम थर्मल लेंस प्रभाव और नॉनलाइनियर प्रभाव के प्रभाव को काफी कम कर देता है, और उच्च शक्ति फेमटोसेकंड पल्स आउटपुट प्राप्त कर सकता है।
केर लेंस मोड-लॉकिंग तकनीक के साथ संयुक्त वेफर ऑसिलेटर फेमटोसेकंड के क्रम में पल्स चौड़ाई के साथ उच्च औसत शक्ति लेजर आउटपुट प्राप्त करने का मुख्य साधन हैं।

अंजीर। 1 (ए) 72 ऑप्टिकल संरचना आरेख और (बी) पंप मॉड्यूल का भौतिक आरेख

चाइनीज एकेडमी ऑफ साइंसेज के शोधकर्ताओं की एक टीम ने स्व-विकसित 72-वे पंप मॉड्यूल के आधार पर एक केर लेंस मोड-लॉक शीट लेजर का डिजाइन और निर्माण किया, और उच्चतम औसत शक्ति और एकल केर लेंस मोड-लॉक शीट लेजर विकसित किया। चीन में पल्स ऊर्जा.
केर लेंस मोड-लॉकिंग के सिद्धांत और एबीसीडी मैट्रिक्स की पुनरावृत्त गणना के आधार पर, अनुसंधान टीम ने सबसे पहले पतली प्लेट केर लेंस मोड-लॉकिंग लेजर के मोड-लॉकिंग सिद्धांत का विश्लेषण किया, मोड-लॉकिंग ऑपरेशन के दौरान रेज़ोनेटर में मोड परिवर्तनों का अनुकरण किया। और निरंतर संचालन, और पुष्टि की गई कि मोड-लॉकिंग के बाद हार्ड डायाफ्राम पर कैविटी मोड त्रिज्या 7% से अधिक कम हो जाएगी।

इसके बाद, डिजाइन सिद्धांत द्वारा निर्देशित, अनुसंधान टीम ने स्वतंत्र रूप से टीम द्वारा विकसित 72-वे पंप मॉड्यूल (चित्रा 1) के आधार पर एक केर लेंस मोड-लॉक रेज़ोनेटर (चित्रा 2) का डिजाइन और निर्माण किया, और एक स्पंदित लेजर प्राप्त किया। 11.78W की औसत शक्ति, 245 fs की पल्स चौड़ाई और 72W पंपिंग समय पर 0.14μJ की एकल पल्स ऊर्जा के साथ आउटपुट। आउटपुट पल्स की चौड़ाई और इंट्राकैविटी मोड की भिन्नता सिमुलेशन परिणामों के साथ अच्छे समझौते में हैं।

अंजीर। 2 प्रयोग में प्रयुक्त केर लेंस मोड-लॉक Yb:YAG वेफर लेजर की गुंजयमान गुहा का योजनाबद्ध आरेख

लेजर की आउटपुट पावर में सुधार करने के लिए, अनुसंधान टीम ने फोकसिंग दर्पण की वक्रता त्रिज्या को बढ़ाया, और केर मध्यम मोटाई और दूसरे क्रम के फैलाव को ठीक किया। जब पंप पावर को 94 डब्ल्यू पर सेट किया गया था, तो औसत आउटपुट पावर 22.33 डब्ल्यू तक बढ़ गई थी, और पल्स चौड़ाई 394 एफएस थी और एकल पल्स ऊर्जा 0.28 μJ थी।

आउटपुट पावर को और बढ़ाने के लिए, अनुसंधान टीम वायु अशांति और वायु फैलाव के प्रभाव को कम करने के लिए गुंजयमान यंत्र को कम वैक्यूम बंद वातावरण में रखते हुए, केंद्रित अवतल दर्पण जोड़ी की वक्रता त्रिज्या को और बढ़ाएगी।