Långtidsstabilitet för Ho:YLF-kvitrande pulsförstärkare vid en repetitionshastighet på 1 kHz. Den genomsnittliga pulsenergin Emean=52,5 mJ mättes under en period av 120 minuter. Standardavvikelsen har ett värde på σrms=0,23 %, puls-till-puls-energifluktuationerna är ΔEp-till-p=2,1%. Vänster infälld:Strålprofil (fjärrfältsintensitetsfördelning). Höger insättning:Autokorrelationsspår av de återkomprimerade 52,5 mJ-pulserna, mäts och simuleras. Kredit:MBI
Power-skalbara ultrasnabba laserkällor i midwave-infrared (MWIR) är ett nyckelelement för grundforskning och tillämpningar inom materialbearbetning och medicin. Optiska förstärkare baserade på chirped pulse amplification (CPA) används för att generera högintensiva pulser, en teknik som belönades med Nobelpriset i fysik 2018. I CPA-schemat, en svag temporärt sträckt fröpuls förstärks till hög energi i en laserförstärkare och komprimeras slutligen om, vilket resulterar i en ultrakort puls med mycket hög intensitet. Genom att tillämpa detta koncept utvecklades ett nytt system vid MBI som levererar fåps pulser vid 2 μm våglängd med toppeffekt över 10 GW (10 miljarder watt) vid en repetitionshastighet på 1 kHz. De utsända pulserna kännetecknas av utmärkt stabilitet och briljant strålkvalitet. Resultaten redovisas i senaste numret av Optik bokstäver .
Huvudförstärkarna i 2-μm CPA-systemet är baserade på Ho:YLF-kristaller och består av en mycket stabil regenerativ förstärkare och två boosterförstärkare. Alla drivs vid rumstemperatur och pumpas av kontinuerliga vågiga Tm:fiberlasrar med en total effekt på 270 W. Utgående från en 2-μm superkontinuumkälla sträcks fröpulserna ut och förförstärks och matas därefter in i Ho:YLF förstärkarkedja. Den återkomprimerade pulsenergin hos Ho:YLF CPA uppgår till 52,5 mJ och avslöjar en utmärkt puls-till-puls-stabilitet på <0,23 % rms. Den långsiktiga pulsstabiliteten tillsammans med strålkvaliteten, uppmätt att vara bättre än en M2 på 1,2, presenteras i Fig. 1. Det emitterade spektrumet centrerat vid 2050 nm med en bandbredd på 3,5 nm (FWHM) stöder en ~1,7 ps Fourier-transform begränsad pulslängd. Efter förstärkning återkomprimeras pulserna i ett gitterarrangemang av Treacy-typ med en effektivitet> 93 %. Det registrerade autokorrelationsspåret uppvisar ett FWHM på 4,1 ps. Detta motsvarar en varaktighet för huvudpulsen på 2,4 ps (FWHM) med ett uppskattat energiinnehåll på 85 %, översätts till 17 GW toppeffekt. Den senare och pulsenergin för> 50 mJ representerar de högsta värdena som någonsin uppnåtts för få-ps pulser vid 2 μm våglängd hittills.
Denna källa används för närvarande som pump i ett system för generering av få-cykelpulser runt 5-μm med multi-millijoule energier. Tillämpningar inom olinjär optik, spektroskopi och materialbearbetning pågår.
