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

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

ഫൈബർ ലേസർമിഡ്-ഇൻഫ്രാറെഡ് ലേസർ ഔട്ട്പുട്ട് നേടുന്നതിന്, ആദ്യപടി ഉചിതമായ ഫൈബർ മാട്രിക്സ് മെറ്റീരിയൽ തിരഞ്ഞെടുക്കുക എന്നതാണ്. നിയർ-ഇൻഫ്രാറെഡ് ഫൈബർ ലേസറുകളിൽ, വളരെ കുറഞ്ഞ ട്രാൻസ്മിഷൻ നഷ്ടം, വിശ്വസനീയമായ മെക്കാനിക്കൽ ശക്തി, മികച്ച സ്ഥിരത എന്നിവയുള്ള ഏറ്റവും സാധാരണമായ ഫൈബർ മാട്രിക്സ് മെറ്റീരിയലാണ് ക്വാർട്സ് ഗ്ലാസ് മാട്രിക്സ്. എന്നിരുന്നാലും, ഉയർന്ന ഫോണോൺ ഊർജ്ജം (1150 സെ.മീ-1) കാരണം, മിഡ്-ഇൻഫ്രാറെഡ് ലേസർ ട്രാൻസ്മിഷന് ക്വാർട്സ് ഫൈബർ ഉപയോഗിക്കാൻ കഴിയില്ല. മിഡ്-ഇൻഫ്രാറെഡ് ലേസറിന്റെ കുറഞ്ഞ നഷ്ട സംപ്രേക്ഷണം നേടുന്നതിന്, സൾഫൈഡ് ഗ്ലാസ് മാട്രിക്സ് അല്ലെങ്കിൽ ഫ്ലൂറൈഡ് ഗ്ലാസ് മാട്രിക്സ് പോലുള്ള കുറഞ്ഞ ഫോണോൺ ഊർജ്ജമുള്ള മറ്റ് ഫൈബർ മാട്രിക്സ് മെറ്റീരിയലുകൾ നമ്മൾ വീണ്ടും തിരഞ്ഞെടുക്കേണ്ടതുണ്ട്. സൾഫൈഡ് ഫൈബറിന് ഏറ്റവും കുറഞ്ഞ ഫോണോൺ ഊർജ്ജമുണ്ട് (ഏകദേശം 350 സെ.മീ-1), പക്ഷേ ഡോപ്പിംഗ് സാന്ദ്രത വർദ്ധിപ്പിക്കാൻ കഴിയില്ല എന്ന പ്രശ്നം ഇതിനുണ്ട്, അതിനാൽ മിഡ്-ഇൻഫ്രാറെഡ് ലേസർ സൃഷ്ടിക്കുന്നതിനുള്ള ഗെയിൻ ഫൈബറായി ഉപയോഗിക്കാൻ ഇത് അനുയോജ്യമല്ല. ഫ്ലൂറൈഡ് ഗ്ലാസ് സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റിന് സൾഫൈഡ് ഗ്ലാസ് സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റിനേക്കാൾ അല്പം ഉയർന്ന ഫോണോൺ ഊർജ്ജം (550 സെ.മീ-1) ഉണ്ടെങ്കിലും, 4 μm-ൽ താഴെയുള്ള തരംഗദൈർഘ്യമുള്ള മിഡ്-ഇൻഫ്രാറെഡ് ലേസറുകൾക്ക് കുറഞ്ഞ നഷ്ട സംപ്രേക്ഷണം നേടാനും ഇതിന് കഴിയും. കൂടുതൽ പ്രധാനമായി, ഫ്ലൂറൈഡ് ഗ്ലാസ് സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റിന് ഉയർന്ന അപൂർവ എർത്ത് അയോൺ ഡോപ്പിംഗ് സാന്ദ്രത കൈവരിക്കാൻ കഴിയും, ഇത് മിഡ്-ഇൻഫ്രാറെഡ് ലേസർ ജനറേഷന് ആവശ്യമായ നേട്ടം നൽകും, ഉദാഹരണത്തിന്, Er3+ നായുള്ള ഏറ്റവും പക്വമായ ഫ്ലൂറൈഡ് ZBLAN ഫൈബറിന് 10 മോൾ വരെ ഡോപ്പിംഗ് സാന്ദ്രത കൈവരിക്കാൻ കഴിഞ്ഞു. അതിനാൽ, മിഡ്-ഇൻഫ്രാറെഡ് ഫൈബർ ലേസറുകൾക്ക് ഏറ്റവും അനുയോജ്യമായ ഫൈബർ മാട്രിക്സ് മെറ്റീരിയലാണ് ഫ്ലൂറൈഡ് ഗ്ലാസ് മാട്രിക്സ്.

അടുത്തിടെ, ഷെൻ‌ഷെൻ സർവകലാശാലയിലെ പ്രൊഫസർ റുവാൻ ഷുവാങ്‌ചെൻ, പ്രൊഫസർ ഗുവോ ചുന്യു എന്നിവരുടെ സംഘം ഒരു ഉയർന്ന പവർ ഫെംറ്റോസെക്കൻഡ് വികസിപ്പിച്ചെടുത്തു.പൾസ് ഫൈബർ ലേസർ2.8μm മോഡ്-ലോക്ക് ചെയ്ത Er:ZBLAN ഫൈബർ ഓസിലേറ്റർ, സിംഗിൾ-മോഡ് Er:ZBLAN ഫൈബർ പ്രീആംപ്ലിഫയർ, ലാർജ്-മോഡ് ഫീൽഡ് Er:ZBLAN ഫൈബർ മെയിൻ ആംപ്ലിഫയർ എന്നിവ ചേർന്നതാണ്.
പോളറൈസേഷൻ സ്റ്റേറ്റ് വഴി നിയന്ത്രിക്കപ്പെടുന്ന മിഡ്-ഇൻഫ്രാറെഡ് അൾട്രാ-ഷോർട്ട് പൾസിന്റെ സെൽഫ്-കംപ്രഷൻ, ആംപ്ലിഫിക്കേഷൻ സിദ്ധാന്തം, ഞങ്ങളുടെ ഗവേഷണ ഗ്രൂപ്പിന്റെ സംഖ്യാ സിമുലേഷൻ വർക്ക് എന്നിവയെ അടിസ്ഥാനമാക്കി, ലാർജ്-മോഡ് ഒപ്റ്റിക്കൽ ഫൈബറിന്റെ നോൺ-ലീനിയർ സപ്രഷൻ, മോഡ് കൺട്രോൾ രീതികൾ, ആക്റ്റീവ് കൂളിംഗ് സാങ്കേതികവിദ്യ, ഡബിൾ-എൻഡ് പമ്പിന്റെ ആംപ്ലിഫിക്കേഷൻ ഘടന എന്നിവ സംയോജിപ്പിച്ച്, സിസ്റ്റം 8.12W ശരാശരി പവറും 148 fs പൾസ് വീതിയുമുള്ള 2.8μm അൾട്രാ-ഷോർട്ട് പൾസ് ഔട്ട്‌പുട്ട് നേടുന്നു. ഈ ഗവേഷണ സംഘം നേടിയ ഏറ്റവും ഉയർന്ന ശരാശരി പവറിന്റെ അന്താരാഷ്ട്ര റെക്കോർഡ് കൂടുതൽ പുതുക്കി.

ചിത്രം 1 MOPA ഘടനയെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള Er:ZBLAN ഫൈബർ ലേസറിന്റെ ഘടനാ ഡയഗ്രം
ഘടനഫെംറ്റോസെക്കൻഡ് ലേസർചിത്രം 1-ൽ സിസ്റ്റം കാണിച്ചിരിക്കുന്നു. 7 mol.% ഡോപ്പിംഗ് സാന്ദ്രതയും 15 μm കോർ വ്യാസവുമുള്ള (NA = 0.12) പ്രീആംപ്ലിഫയറിൽ ഗെയിൻ ഫൈബറായി 3.1 മീറ്റർ നീളമുള്ള സിംഗിൾ-മോഡ് ഡബിൾ-ക്ലാഡ് Er:ZBLAN ഫൈബർ ഉപയോഗിച്ചു. പ്രധാന ആംപ്ലിഫയറിൽ, 6 mol.% ഡോപ്പിംഗ് സാന്ദ്രതയും 30 μm കോർ വ്യാസവുമുള്ള (NA = 0.12) 4 മീറ്റർ നീളമുള്ള ഒരു ഡബിൾ-ക്ലാഡ് വലിയ മോഡ് ഫീൽഡ് Er:ZBLAN ഫൈബർ ഗെയിൻ ഫൈബറായി ഉപയോഗിച്ചു. വലിയ കോർ വ്യാസം ഗെയിൻ ഫൈബറിന് കുറഞ്ഞ നോൺലീനിയർ കോഫിഫിഷ്യന്റ് ഉണ്ടാക്കുകയും ഉയർന്ന പീക്ക് പവറും വലിയ പൾസ് എനർജിയുടെ പൾസ് ഔട്ട്പുട്ടും നേരിടാൻ കഴിയുകയും ചെയ്യുന്നു. ഗെയിൻ ഫൈബറിന്റെ രണ്ട് അറ്റങ്ങളും AlF3 ടെർമിനൽ ക്യാപ്പിലേക്ക് സംയോജിപ്പിച്ചിരിക്കുന്നു.