Konceptuell kontur av dispersionshanterad kavitetsdesign. Upphovsman:Tecin et al., doi 10.1117/1.AP.2.5.056005
Under de senaste decennierna har endast tidsmässiga lägen har övervägts för mode-låsta fiberlasrar som använder enkelmodiga fibrer. Mode-låst single-mode fiber lasrar erbjuder fördelar på grund av deras höga gain doping, inneboende enkelrumsligt läge, och kompakta inställningar. Dock, när det gäller effektnivåer, lägeslåsta fiberlasrar lider av hög olinearitet, som introduceras av den enkla kärnstorleken hos enkelmodfibrerna. Forskare från École Polytechnique Fédérale de Lausanne, Schweiz (EPFL) har nyligen utvecklat ett nytt tillvägagångssätt för att generera hög energi, ultrakortspulser med strålkvalitet i ett läge:olinjär strålrengöring i en multimod laserhålighet.
Spatiotemporal mode-låsning
Det traditionella tillvägagångssättet för att övervinna effektnivåproblemet är först att generera ultrakortpulser med låg effekt (så kallade laseroscillatorer), följt av en kaskad av förstärkare för att öka effektnivåerna. Men extern förstärkning ökar kostnader och komplexitet.
Nyligen, multimodfibrer, speciellt graderade index multimodfibrer, har uppmärksammats på grund av deras låga modala spridning och periodiska självfokusering av ljuset inuti. Rengöring av rymdstrålar, våglängdskonvertering, och spatiotemporal mode-locking har demonstrerats med graderade index multimodfibrer.
Spatiotemporal mode-locking är en nyare metod för att generera ultrakortpulser. Det skapar en balans mellan rumsliga och tidsmässiga effekter i en multimod laserhålighet, som stöder flera vägar för att styra ljus. Fiberns stora multimod -kärndiameter minskar hålighetens olinjäritet och gör att systemet kan nå höga pulsenergier utan extern förstärkning. Dock, på grund av dess multimodiga natur, laser med hög effekt spatiotemporally låsta lasrar lider av en låg kvalitet utgångsstråle.
Schematisk över laserhålighet och strålprofilmätningar. (a) QWP, kvartsvågsplatta; HWP, halvvågsplatta; PBS, polariserande stråldelare; ISO, isolator; SF, rumsligt filter. (b) Utveckling av nära-fältets utstrålningsprofil för att minska kavitetsförlust från kontinuerlig våg till lägeslåst drift för 8 nJ utgångspulsenergi. Upphovsman:Tecin et al., doi 10.1117/1.AP.2.5.056005.
Enmodell strålkvalitet via olinjär strålrengöring
EPFL-forskare demonstrerade olinjär strålrengöring i ett multimod laserhålrum-en första demonstration någonsin-som möjliggör generering av hög energi, ultrakortspulser med strålkvalitet i ett läge. Deras rapport, publicerad i peer-reviewed, öppen åtkomstjournal Avancerad fotonik , visar att konstruerade intrakavitets temporala pulsegenskaper gör det möjligt för en rutt att generera en högkvalitativ stråle när lägeslåsning uppnås.
Deras design gör det möjligt att generera sub-100 femtosekundpulser med hög pulsenergi (> 20 nJ) och strålkvalitet med M2-värde (mindre än 1,13 utan extern förstärkning) i en kompakt och billig form. Teamet undersökte den komplexa kavitetsdynamiken genom modulösta simuleringar och bekräftade olinjär strålrengöring numeriskt och experimentellt.
Huvudförfattaren Ugur Tegin noterar att hans teams arbete presenterar ett nytt sätt att utnyttja och kontrollera spatiotemporal olinjär dynamik för ultrakort pulsgenerering. Resultaten av denna forskning visar att bra strålkvalitet, hög pulsenergi, och sub-100 fs pulslängd från en fiberlaser kan konstrueras med kommersiellt tillgängliga och standardkomponenter. Den rapporterade metoden kan utökas till fibrer med en större kärnstorlek för ytterligare effektskalning samtidigt som strålkvaliteten för sub-100 fs-pulser bevaras.
