మోడ్-లాక్డ్ షీట్ లేజర్, శక్తివంతమైన అధిక శక్తి అల్ట్రాఫాస్ట్ లేజర్

అధిక శక్తి ఫెమ్టోసెకండ్లేజర్టెరాహెర్ట్జ్ ఉత్పత్తి, అట్టోసెకండ్ పల్స్ ఉత్పత్తి మరియు ఆప్టికల్ ఫ్రీక్వెన్సీ కాంబ్ వంటి శాస్త్రీయ పరిశోధన మరియు పారిశ్రామిక రంగాలలో దీనికి గొప్ప అనువర్తన విలువ ఉంది.మోడ్-లాక్డ్ లేజర్లుసాంప్రదాయ బ్లాక్-గెయిన్ మీడియా ఆధారంగా అధిక శక్తి వద్ద థర్మల్ లెన్సింగ్ ప్రభావం వల్ల పరిమితులు ఉంటాయి, మరియు ప్రస్తుతం గరిష్ట అవుట్‌పుట్ శక్తి సుమారు 20 W.

సన్నని షీట్ లేజర్ ప్రతిబింబించడానికి మల్టీ-పాస్ పంప్ నిర్మాణాన్ని ఉపయోగిస్తుందిపంపు లైట్అధిక సామర్థ్యం గల పంప్ శోషణ కోసం 100 మైక్రాన్ల మందం గల షీట్ గెయిన్ మీడియంను ఉపయోగిస్తారు. అత్యంత పలుచని గెయిన్ మీడియం, బ్యాక్‌కూలింగ్ టెక్నాలజీతో కలిసి, థర్మల్ లెన్స్ ఎఫెక్ట్ మరియు నాన్‌లీనియర్ ఎఫెక్ట్ ప్రభావాన్ని బాగా తగ్గిస్తుంది, మరియు అధిక శక్తి గల ఫెమ్టోసెకండ్ పల్స్ అవుట్‌పుట్‌ను సాధించగలదు.
ఫెమ్టోసెకండ్ క్రమంలో పల్స్ వెడల్పుతో అధిక సగటు శక్తి లేజర్ అవుట్‌పుట్‌ను పొందడానికి, కెర్ లెన్స్ మోడ్-లాకింగ్ టెక్నాలజీతో కలిపిన వేఫర్ ఆసిలేటర్లు ప్రధాన సాధనాలు.

పటం 1 (ఎ) 72 ఆప్టికల్ నిర్మాణ రేఖాచిత్రం మరియు (బి) పంప్ మాడ్యూల్ యొక్క భౌతిక రేఖాచిత్రం

చైనీస్ అకాడమీ ఆఫ్ సైన్సెస్ కు చెందిన పరిశోధకుల బృందం, స్వయంగా అభివృద్ధి చేసిన 72-వే పంప్ మాడ్యూల్ ఆధారంగా ఒక కెర్ లెన్స్ మోడ్-లాక్డ్ షీట్ లేజర్‌ను రూపొందించి, నిర్మించింది మరియు చైనాలోనే అత్యధిక సగటు శక్తి మరియు సింగిల్ పల్స్ శక్తి కలిగిన కెర్ లెన్స్ మోడ్-లాక్డ్ షీట్ లేజర్‌ను అభివృద్ధి చేసింది.
కెర్ లెన్స్ మోడ్-లాకింగ్ సూత్రం మరియు ABCD మ్యాట్రిక్స్ యొక్క పునరావృత గణన ఆధారంగా, పరిశోధన బృందం మొదట సన్నని ప్లేట్ కెర్ లెన్స్ మోడ్-లాకింగ్ లేజర్ యొక్క మోడ్-లాకింగ్ సిద్ధాంతాన్ని విశ్లేషించింది, మోడ్-లాకింగ్ ఆపరేషన్ మరియు నిరంతర ఆపరేషన్ సమయంలో రెసొనేటర్‌లోని మోడ్ మార్పులను అనుకరించింది మరియు మోడ్-లాకింగ్ తర్వాత హార్డ్ డయాఫ్రమ్ వద్ద కావిటీ మోడ్ వ్యాసార్థం 7% కంటే ఎక్కువగా తగ్గుతుందని నిర్ధారించింది.

తదనంతరం, రూపకల్పన సూత్రం మార్గదర్శకత్వంలో, పరిశోధన బృందం తాము స్వతంత్రంగా అభివృద్ధి చేసిన 72-మార్గాల పంప్ మాడ్యూల్ (FIG.1) ఆధారంగా ఒక కెర్ లెన్స్ మోడ్-లాక్డ్ రెసొనేటర్‌ను (FIG. 2) రూపొందించి, నిర్మించింది. మరియు 72 W పంపింగ్ సమయంలో 11.78W సగటు శక్తి, 245 fs పల్స్ వెడల్పు మరియు 0.14μJ ఏక పల్స్ శక్తితో ఒక పల్స్డ్ లేజర్ అవుట్‌పుట్‌ను పొందింది. అవుట్‌పుట్ పల్స్ యొక్క వెడల్పు మరియు ఇంట్రాకావిటీ మోడ్ యొక్క వైవిధ్యం సిమ్యులేషన్ ఫలితాలతో చక్కగా సరిపోలుతున్నాయి.

పటం 2. ప్రయోగంలో ఉపయోగించిన కెర్ లెన్స్ మోడ్-లాక్డ్ Yb:YAG వేఫర్ లేజర్ యొక్క రెసొనెంట్ కావిటీ యొక్క స్కీమాటిక్ రేఖాచిత్రం.

లేజర్ యొక్క అవుట్‌పుట్ శక్తిని మెరుగుపరచడానికి, పరిశోధన బృందం ఫోకసింగ్ మిర్రర్ యొక్క వక్రతా వ్యాసార్థాన్ని పెంచి, కెర్ మీడియం మందం మరియు రెండవ-క్రమ విక్షేపణను సూక్ష్మంగా సర్దుబాటు చేసింది. పంప్ శక్తిని 94 W కు సెట్ చేసినప్పుడు, సగటు అవుట్‌పుట్ శక్తి 22.33 W కు పెరిగింది, మరియు పల్స్ వెడల్పు 394 fs మరియు సింగిల్ పల్స్ శక్తి 0.28 μJ గా ఉంది.

అవుట్‌పుట్ పవర్‌ను మరింత పెంచడానికి, పరిశోధన బృందం ఫోకస్ చేయబడిన పుటాకార అద్దాల జత యొక్క వక్రతా వ్యాసార్థాన్ని మరింత పెంచుతుంది, అదే సమయంలో గాలి ఆటంకం మరియు గాలి వ్యాప్తి ప్రభావాన్ని తగ్గించడానికి రెసొనేటర్‌ను తక్కువ వాక్యూమ్ ఉన్న మూసివేసిన వాతావరణంలో ఉంచుతుంది.