فمتوثانیه با توان بالالیزراین روش کاربرد زیادی در تحقیقات علمی و زمینه‌های صنعتی مانند تولید تراهرتز، تولید پالس آتوثانیه و شانه فرکانس نوری دارد.لیزرهای قفل‌شده با ماژولبر اساس محیط‌های سنتی با بهره بلوکی، در توان‌های بالا به دلیل اثر عدسی حرارتی محدود می‌شوند و در حال حاضر حداکثر توان خروجی حدود 20 وات است.
لیزر ورق نازک از ساختار پمپ چندگذره برای بازتاب استفاده می‌کندنور پمپبه محیط تقویت ورقه‌ای با ضخامت ۱۰۰ میکرون برای جذب پمپ با راندمان بالا. محیط تقویت بسیار نازک همراه با فناوری خنک‌کننده معکوس، تأثیر اثر لنز حرارتی و اثر غیرخطی را تا حد زیادی کاهش می‌دهد و می‌تواند به خروجی پالس فمتوثانیه‌ای با قدرت بالاتر دست یابد.
نوسانگرهای ویفر همراه با فناوری قفل مد لنز کر، ابزار اصلی برای به دست آوردن خروجی لیزر با توان متوسط بالا با پهنای پالس در مرتبه فمتوثانیه هستند.
شکل 1 (الف) نمودار ساختار نوری 72 و (ب) نمودار فیزیکی ماژول پمپ
تیمی از محققان آکادمی علوم چین یک لیزر صفحه‌ای قفل‌شده با مد لنز کر را بر اساس ماژول پمپ ۷۲ جهته توسعه‌یافته خود طراحی و ساختند و یک لیزر صفحه‌ای قفل‌شده با مد لنز کر با بالاترین میانگین توان و انرژی تک پالس در چین توسعه دادند.
بر اساس اصل قفل‌شدگی مد لنز کر و محاسبه تکراری ماتریس ABCD، تیم تحقیقاتی ابتدا نظریه قفل‌شدگی مد لیزر قفل‌شدگی مد لنز کر صفحه نازک را تجزیه و تحلیل کردند، تغییرات مد در تشدیدگر را در حین عملکرد قفل‌شدگی مد و عملکرد پیوسته شبیه‌سازی کردند و تأیید کردند که شعاع مد حفره در دیافراگم سخت پس از قفل‌شدگی مد بیش از 7٪ کاهش می‌یابد.
متعاقباً، با هدایت اصل طراحی، تیم تحقیقاتی یک تشدیدگر قفل‌شده با مد لنز کر (شکل 2) را بر اساس ماژول پمپ 72-راهه (شکل 1) که به‌طور مستقل توسط تیم توسعه داده شده بود، طراحی و ساخت و یک خروجی لیزر پالسی با توان متوسط 11.78 وات، پهنای پالس 245 فمتوثانیه و انرژی پالس منفرد 0.14 میکروژول در زمان پمپاژ 72 وات به دست آورد. پهنای پالس خروجی و تغییرات مد درون کاواک با نتایج شبیه‌سازی مطابقت خوبی دارند.
شکل 2. نمودار شماتیک حفره تشدید لیزر ویفر Yb:YAG قفل‌شده با مد لنز کر که در آزمایش استفاده شده است
به منظور بهبود توان خروجی لیزر، تیم تحقیقاتی شعاع انحنای آینه کانونی را افزایش داد و ضخامت محیط کر و پراکندگی مرتبه دوم را به دقت تنظیم کرد. هنگامی که توان پمپ روی ۹۴ وات تنظیم شد، میانگین توان خروجی به ۲۲.۳۳ وات افزایش یافت و پهنای پالس ۳۹۴ فمتوثانیه و انرژی تک پالس ۰.۲۸ میکروژول بود.
برای افزایش بیشتر توان خروجی، تیم تحقیقاتی شعاع انحنای جفت آینه مقعر متمرکز را بیشتر افزایش خواهد داد، در حالی که تشدیدگر را در یک محیط بسته با خلاء کم قرار می‌دهد تا تأثیر اختلال هوا و پراکندگی هوا را کاهش دهد.
زمان ارسال: ۱۵ آگوست ۲۰۲۳