Высокий

18 мая 2023 г.

Эта статья была проверена в соответствии с редакционным процессом и политикой Science X. Редакторы выделили следующие атрибуты, гарантируя при этом достоверность контента:

проверенный фактами

корректура

от Сверхбыстрой науки

Сверхбыстрые волоконные лазеры высокой мощности и энергии находят широкополосное применение в обработке материалов, медицине, передовом производстве и других областях. По сравнению с твердотельными лазерами волоконные лазеры обладают преимуществами компактных систем, гибкости, хорошего рассеивания тепла и высокого качества луча.

Однако из-за серьезного нелинейного эффекта внутри волокна энергия одиночного импульса и средняя мощность сверхбыстрых волоконных лазеров, особенно с цельноволоконной структурой, все еще отстают от твердотельных лазеров. В последние годы генератор Мамышева привлек большое внимание исследователей благодаря своему потенциалу в создании сверхбыстрых импульсов высокой энергии.

Недавно исследовательская группа из Национального университета оборонных технологий сообщила о генераторе Мамышева на основе полностью сохраняющего поляризацию волокна с диаметром сердцевины/оболочки 10/125 мкм и реализовала энергию одиночного импульса 153 нДж со сжатой шириной импульса 73 фс. . Кроме того, за счет регулировки параметров резонатора была получена максимальная синхронизация мод 5-го порядка по гармонике при средней выходной мощности 3,4 Вт и длительности сжатого импульса 100 фс.

Недавно их работа под названием «Оптоволоконный генератор Мамышева с постоянными магнитами обеспечивает импульсы мощностью в сотни наноджоулей и мультиватт мощностью менее 100 фс» была опубликована в журнале Ultrafast Science.

Энергия импульса и средняя мощность сверхбыстрых волоконных лазеров были значительно улучшены в последние годы на основе генератора Мамышева с каскадным спектральным уширением и эффектом смещения спектральной фильтрации. Непрерывный свет и слабые импульсы будут блокироваться в генераторе Мамышева. Благодаря достаточному спектральному уширению можно сохранить сильный импульс в резонаторе после двух фильтров с разными центральными длинами волн и получить сверхбыстрый лазер с большой энергией импульса.

Однако в большинстве предыдущих результатов использовались пространственные структуры и вводилось большое количество элементов свободного пространства для коллимации и связи сигналов, что делает систему громоздкой и восприимчивой к помехам.

«Наша цель — создать сверхбыстрые волоконные лазеры высокой мощности и энергии с полностью волоконной структурой», — пояснил проф. Джан Ли. В статье Ultrafast Science сообщалось о генераторе Мамышева на основе полностью сохраняющего поляризацию волокна с диаметром сердцевины/оболочки 10/125 мкм.

По сравнению с обычными генераторами Мамышева, которые обычно состоят из двух ступеней усиления волоконного усиления, в предлагаемом лазере имеется только одно плечо усиления. Кусок пассивного волокна использовался для расширения оптического спектра в другом плече, уменьшая накопление нелинейной фазы внутри резонатора и тем временем делая систему более компактной.

Эта исследовательская группа соответственно разработала высокопроизводительные сверхбыстрые волоконные лазеры с энергией одиночного импульса 153 нДж и средней мощностью 3,4 Вт, которые представляют собой самые высокие рекорды по энергии импульса и средней мощности, полученные от цельноволоконного сверхбыстрого лазерного генератора с пикосекундным/фемтосекундным импульсом. продолжительность.

«Благодаря использованию волокна с большим диаметром сердцевины и нового механизма формирования импульса, который имеет более высокую устойчивость к накоплению нелинейной фазы, можно ожидать появления полностью волоконных сверхбыстрых лазеров с более высокой мощностью/энергией импульса», — говорит профессор Пу Чжоу.

Больше информации: Тао Ван и др., Полностью ПМ-волоконный генератор Мамышева выдает импульсы мощностью в сто наноджоулей и несколько ватт мощностью менее 100 фс, «Сверхбыстрая наука» (2023). DOI: 10.34133/ultrafastscience.0016