మోడ్-లాక్ చేయబడిన షీట్ లేజర్, పవర్ హై ఎనర్జీ అల్ట్రాఫాస్ట్ లేజర్

అధిక శక్తి ఫెమ్టోసెకండ్లేజర్టెరాహెర్ట్జ్ జనరేషన్, అటోసెకండ్ పల్స్ జనరేషన్ మరియు ఆప్టికల్ ఫ్రీక్వెన్సీ దువ్వెన వంటి శాస్త్రీయ పరిశోధన మరియు పారిశ్రామిక రంగాలలో గొప్ప అప్లికేషన్ విలువను కలిగి ఉంది.మోడ్-లాక్డ్ లేజర్‌లుసాంప్రదాయ బ్లాక్-గెయిన్ మీడియా ఆధారంగా అధిక శక్తి వద్ద థర్మల్ లెన్సింగ్ ప్రభావం ద్వారా పరిమితం చేయబడ్డాయి మరియు ప్రస్తుతం గరిష్ట అవుట్‌పుట్ శక్తి దాదాపు 20 W.

థిన్ షీట్ లేజర్ ప్రతిబింబించడానికి మల్టీ-పాస్ పంప్ నిర్మాణాన్ని ఉపయోగిస్తుందిపంప్ లైట్అధిక సామర్థ్యం గల పంపు శోషణ కోసం 100 మైక్రాన్ల మందం కలిగిన షీట్ గెయిన్ మాధ్యమానికి. బ్యాక్‌కూలింగ్ టెక్నాలజీతో కలిపిన అత్యంత సన్నని గెయిన్ మాధ్యమం థర్మల్ లెన్స్ ప్రభావం మరియు నాన్‌లీనియర్ ప్రభావం యొక్క ప్రభావాన్ని బాగా తగ్గిస్తుంది మరియు అధిక శక్తి గల ఫెమ్టోసెకండ్ పల్స్ అవుట్‌పుట్‌ను సాధించగలదు.
కెర్ లెన్స్ మోడ్-లాకింగ్ టెక్నాలజీతో కలిపిన వేఫర్ ఓసిలేటర్లు ఫెమ్టోసెకండ్ క్రమంలో పల్స్ వెడల్పుతో అధిక సగటు పవర్ లేజర్ అవుట్‌పుట్‌ను పొందేందుకు ప్రధాన సాధనాలు.

FIG. 1 (a) 72 ఆప్టికల్ స్ట్రక్చర్ రేఖాచిత్రం మరియు (b) పంప్ మాడ్యూల్ యొక్క భౌతిక రేఖాచిత్రం

చైనీస్ అకాడమీ ఆఫ్ సైన్సెస్ పరిశోధకుల బృందం స్వీయ-అభివృద్ధి చేసిన 72-వే పంప్ మాడ్యూల్ ఆధారంగా కెర్ లెన్స్ మోడ్-లాక్డ్ షీట్ లేజర్‌ను రూపొందించి నిర్మించింది మరియు చైనాలో అత్యధిక సగటు శక్తి మరియు సింగిల్ పల్స్ ఎనర్జీతో కెర్ లెన్స్ మోడ్-లాక్డ్ షీట్ లేజర్‌ను అభివృద్ధి చేసింది.
కెర్ లెన్స్ మోడ్-లాకింగ్ సూత్రం మరియు ABCD మ్యాట్రిక్స్ యొక్క పునరుక్తి గణన ఆధారంగా, పరిశోధనా బృందం మొదట సన్నని ప్లేట్ కెర్ లెన్స్ మోడ్-లాకింగ్ లేజర్ యొక్క మోడ్-లాకింగ్ సిద్ధాంతాన్ని విశ్లేషించింది, మోడ్-లాకింగ్ ఆపరేషన్ మరియు నిరంతర ఆపరేషన్ సమయంలో రెసొనేటర్‌లో మోడ్ మార్పులను అనుకరించింది మరియు మోడ్-లాకింగ్ తర్వాత హార్డ్ డయాఫ్రాగమ్ వద్ద కుహరం మోడ్ వ్యాసార్థం 7% కంటే ఎక్కువ తగ్గుతుందని నిర్ధారించింది.

తదనంతరం, డిజైన్ సూత్రం ద్వారా మార్గనిర్దేశం చేయబడి, పరిశోధన బృందం స్వతంత్రంగా అభివృద్ధి చేసిన 72-వే పంప్ మాడ్యూల్ (FIG.1) ఆధారంగా కెర్ లెన్స్ మోడ్-లాక్డ్ రెసొనేటర్ (FIG. 2) ను రూపొందించి నిర్మించింది మరియు 72 W పంపింగ్ సమయంలో సగటున 11.78W శక్తి, 245 fs పల్స్ వెడల్పు మరియు 0.14μJ సింగిల్ పల్స్ శక్తితో పల్స్డ్ లేజర్ అవుట్‌పుట్‌ను పొందింది. అవుట్‌పుట్ పల్స్ యొక్క వెడల్పు మరియు ఇంట్రాకావిటీ మోడ్ యొక్క వైవిధ్యం అనుకరణ ఫలితాలతో మంచి ఒప్పందంలో ఉన్నాయి.

చిత్రం 2 ప్రయోగంలో ఉపయోగించిన కెర్ లెన్స్ మోడ్-లాక్ చేయబడిన Yb:YAG వేఫర్ లేజర్ యొక్క ప్రతిధ్వని కుహరం యొక్క స్కీమాటిక్ రేఖాచిత్రం.

లేజర్ యొక్క అవుట్‌పుట్ శక్తిని మెరుగుపరచడానికి, పరిశోధనా బృందం ఫోకసింగ్ మిర్రర్ యొక్క వక్రత వ్యాసార్థాన్ని పెంచింది మరియు కెర్ మీడియం మందం మరియు రెండవ-ఆర్డర్ డిస్పర్షన్‌ను చక్కగా ట్యూన్ చేసింది. పంప్ పవర్‌ను 94 Wకి సెట్ చేసినప్పుడు, సగటు అవుట్‌పుట్ పవర్ 22.33 Wకి పెరిగింది మరియు పల్స్ వెడల్పు 394 fs మరియు సింగిల్ పల్స్ ఎనర్జీ 0.28 μJ.

అవుట్‌పుట్ శక్తిని మరింత పెంచడానికి, పరిశోధనా బృందం ఫోకస్డ్ కాన్కేవ్ మిర్రర్ జత యొక్క వక్రత వ్యాసార్థాన్ని మరింత పెంచుతుంది, అదే సమయంలో గాలి భంగం మరియు గాలి వ్యాప్తి ప్రభావాన్ని తగ్గించడానికి రెసొనేటర్‌ను తక్కువ వాక్యూమ్ క్లోజ్డ్ వాతావరణంలో ఉంచుతుంది.