വഴിത്തിരിവ്! ലോകത്തിലെ ഏറ്റവും ഉയർന്ന ശക്തി 3 μm മിഡ്-ഇൻഫ്രാറെഡ് ഫെംറ്റോസെക്കൻഡ് ഫൈബർ ലേസർ

വഴിത്തിരിവ്! ലോകത്തിലെ ഏറ്റവും ഉയർന്ന ശക്തി 3 μm മിഡ്-ഇൻഫ്രാറെഡ്ഫെംറ്റോസെക്കൻഡ് ഫൈബർ ലേസർ

ഫൈബർ ലേസർമിഡ്-ഇൻഫ്രാറെഡ് ലേസർ ഔട്ട്പുട്ട് നേടുന്നതിന്, അനുയോജ്യമായ ഫൈബർ മാട്രിക്സ് മെറ്റീരിയൽ തിരഞ്ഞെടുക്കുക എന്നതാണ് ആദ്യപടി. ഇൻഫ്രാറെഡ് ഫൈബർ ലേസറുകളിൽ, വളരെ കുറഞ്ഞ ട്രാൻസ്മിഷൻ നഷ്ടവും വിശ്വസനീയമായ മെക്കാനിക്കൽ ശക്തിയും മികച്ച സ്ഥിരതയും ഉള്ള ഏറ്റവും സാധാരണമായ ഫൈബർ മാട്രിക്സ് മെറ്റീരിയലാണ് ക്വാർട്സ് ഗ്ലാസ് മാട്രിക്സ്. എന്നിരുന്നാലും, ഉയർന്ന ഫോണോൺ ഊർജ്ജം (1150 സെ.മീ-1) കാരണം, മിഡ്-ഇൻഫ്രാറെഡ് ലേസർ ട്രാൻസ്മിഷനിൽ ക്വാർട്സ് ഫൈബർ ഉപയോഗിക്കാൻ കഴിയില്ല. മിഡ്-ഇൻഫ്രാറെഡ് ലേസറിൻ്റെ കുറഞ്ഞ ലോസ് ട്രാൻസ്മിഷൻ നേടുന്നതിന്, സൾഫൈഡ് ഗ്ലാസ് മാട്രിക്സ് അല്ലെങ്കിൽ ഫ്ലൂറൈഡ് ഗ്ലാസ് മാട്രിക്സ് പോലുള്ള താഴ്ന്ന ഫോണോൺ ഊർജ്ജമുള്ള മറ്റ് ഫൈബർ മാട്രിക്സ് മെറ്റീരിയലുകൾ ഞങ്ങൾ വീണ്ടും തിരഞ്ഞെടുക്കേണ്ടതുണ്ട്. സൾഫൈഡ് ഫൈബറിന് ഏറ്റവും കുറഞ്ഞ ഫോണോൺ ഊർജം (ഏകദേശം 350 സെ.മീ-1) ഉണ്ട്, എന്നാൽ ഡോപ്പിംഗ് കോൺസൺട്രേഷൻ വർദ്ധിപ്പിക്കാൻ കഴിയാത്ത പ്രശ്നമുണ്ട്, അതിനാൽ മിഡ്-ഇൻഫ്രാറെഡ് ലേസർ ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്നതിനുള്ള ഒരു ഫൈബറായി ഇത് ഉപയോഗിക്കാൻ അനുയോജ്യമല്ല. ഫ്ലൂറൈഡ് ഗ്ലാസ് സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റിന് സൾഫൈഡ് ഗ്ലാസ് സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റിനേക്കാൾ അൽപ്പം ഉയർന്ന ഫോണോൺ എനർജി (550 cm-1) ഉണ്ടെങ്കിലും, 4 μm-ൽ താഴെ തരംഗദൈർഘ്യമുള്ള മിഡ്-ഇൻഫ്രാറെഡ് ലേസറുകൾക്ക് കുറഞ്ഞ-നഷ്ട സംപ്രേക്ഷണം നേടാനും ഇതിന് കഴിയും. അതിലും പ്രധാനമായി, ഫ്ലൂറൈഡ് ഗ്ലാസ് സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റിന് ഉയർന്ന അപൂർവ എർത്ത് അയോൺ ഡോപ്പിംഗ് സാന്ദ്രത കൈവരിക്കാൻ കഴിയും, ഇത് മിഡ്-ഇൻഫ്രാറെഡ് ലേസർ ഉൽപാദനത്തിന് ആവശ്യമായ നേട്ടം നൽകും, ഉദാഹരണത്തിന്, Er3+ നായുള്ള ഏറ്റവും മുതിർന്ന ഫ്ലൂറൈഡ് ZBLAN ഫൈബർ ഡോപ്പിംഗ് സാന്ദ്രത കൈവരിക്കാൻ കഴിഞ്ഞു. 10 മോൾ വരെ. അതിനാൽ, മിഡ്-ഇൻഫ്രാറെഡ് ഫൈബർ ലേസറുകൾക്ക് ഏറ്റവും അനുയോജ്യമായ ഫൈബർ മാട്രിക്സ് മെറ്റീരിയലാണ് ഫ്ലൂറൈഡ് ഗ്ലാസ് മാട്രിക്സ്.

അടുത്തിടെ, ഷെൻഷെൻ സർവകലാശാലയിലെ പ്രൊഫസർ റുവാൻ ഷുവാങ്‌ചെൻ, പ്രൊഫസർ ഗുവോ ചുൻയു എന്നിവരുടെ സംഘം ഉയർന്ന പവർ ഫെംറ്റോസെക്കൻഡ് വികസിപ്പിച്ചെടുത്തു.പൾസ് ഫൈബർ ലേസർ2.8μm മോഡ് ലോക്ക് ചെയ്ത Er:ZBLAN ഫൈബർ ഓസിലേറ്റർ, സിംഗിൾ മോഡ് Er:ZBLAN ഫൈബർ പ്രീആംപ്ലിഫയർ, വലിയ മോഡ് ഫീൽഡ് Er:ZBLAN ഫൈബർ മെയിൻ ആംപ്ലിഫയർ എന്നിവ ചേർന്നതാണ്.
ഞങ്ങളുടെ ഗവേഷണ ഗ്രൂപ്പിൻ്റെ ധ്രുവീകരണ നിലയും ന്യൂമറിക്കൽ സിമുലേഷൻ പ്രവർത്തനവും നിയന്ത്രിക്കുന്ന മിഡ്-ഇൻഫ്രാറെഡ് അൾട്രാ-ഷോർട്ട് പൾസിൻ്റെ സ്വയം കംപ്രഷൻ, ആംപ്ലിഫിക്കേഷൻ സിദ്ധാന്തത്തെ അടിസ്ഥാനമാക്കി, വലിയ മോഡ് ഒപ്റ്റിക്കൽ ഫൈബറിൻ്റെ നോൺ-ലീനിയർ സപ്രഷനും മോഡ് നിയന്ത്രണ രീതികളും സംയോജിപ്പിച്ച്, സജീവ തണുപ്പിക്കൽ സാങ്കേതികവിദ്യയും ആംപ്ലിഫിക്കേഷനും ഡബിൾ-എൻഡ് പമ്പിൻ്റെ ഘടന, സിസ്റ്റം ശരാശരി 8.12W പവറും 148 fs പൾസ് വീതിയും ഉള്ള 2.8μm അൾട്രാ-ഷോർട്ട് പൾസ് ഔട്ട്പുട്ട് നേടുന്നു. ഈ ഗവേഷണ സംഘം നേടിയ ഏറ്റവും ഉയർന്ന ശരാശരി ശക്തിയുടെ അന്താരാഷ്ട്ര റെക്കോർഡ് കൂടുതൽ പുതുക്കി.

ചിത്രം 1 MOPA ഘടനയെ അടിസ്ഥാനമാക്കി Er:ZBLAN ഫൈബർ ലേസറിൻ്റെ ഘടനാരേഖ
യുടെ ഘടനഫെംറ്റോസെക്കൻഡ് ലേസർസിസ്റ്റം ചിത്രം 1-ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു. 7 mol.% ഡോപ്പിംഗ് സാന്ദ്രതയും 15 μm (NA =) കോർ വ്യാസവുമുള്ള പ്രീആംപ്ലിഫയറിലെ ഗെയിൻ ഫൈബറായി 3.1 മീറ്റർ നീളമുള്ള സിംഗിൾ മോഡ് ഡബിൾ-ക്ലേഡ് Er:ZBLAN ഫൈബർ ഉപയോഗിച്ചു. 0.12). പ്രധാന ആംപ്ലിഫയറിൽ, 6 mol.% ഡോപ്പിംഗ് സാന്ദ്രതയും 30 μm (NA = 0.12) കോർ വ്യാസവുമുള്ള ഗെയിൻ ഫൈബറായി 4 മീറ്റർ നീളമുള്ള ഒരു ഡബിൾ ക്ലാഡ് ലാർജ് മോഡ് ഫീൽഡ് Er:ZBLAN ഫൈബർ ഉപയോഗിച്ചു. വലിയ കോർ വ്യാസം, ഗെയിൻ ഫൈബറിനെ താഴ്ന്ന നോൺ-ലീനിയർ കോഫിഫിഷ്യൻ്റ് ഉള്ളതാക്കുന്നു, കൂടാതെ വലിയ പൾസ് എനർജിയുടെ ഉയർന്ന പീക്ക് പവറും പൾസ് ഔട്ട്പുട്ടും നേരിടാൻ കഴിയും. ഗെയിൻ ഫൈബറിൻ്റെ രണ്ട് അറ്റങ്ങളും AlF3 ടെർമിനൽ ക്യാപ്പിലേക്ക് സംയോജിപ്പിച്ചിരിക്കുന്നു.