Ultrakurzpulslaser bieten die Vorteile einer hohen Zeitauflösung, einer hohen Energiedichte, eines Breitbandspektrums usw. Ultrakurzpulslaser mit hoher Energie und hoher Spitzenleistung werden in großem Umfang in Industriebereichen und Grenzwissenschaften eingesetzt, beispielsweise in der fortgeschrittenen Fertigung, in der Photomedizin und in der Ultrakurzzeitphysik .
Forscher unter der Leitung von Prof. Pu Zhou und A./Prof. Can Li von der National University of Defence Technology (NUDT), China, interessiert sich für ultraschnelle Hochleistungs-Faserlasertechnologien. Faserlaser bieten die Vorteile eines flexiblen und kompakten Systems, einer hohen Umwandlungseffizienz sowie einer hervorragenden Strahlqualität.
Die Pulsenergie- und Spitzenleistungsskalierung ultraschneller Faserlaser ist durch die kleine Modenfeldfläche und die lange Übertragungslänge begrenzt und wird durch unerwünschte nichtlineare Effekte erheblich behindert. Im Allgemeinen ist die Schwelle nichtlinearer Effekte proportional zum Modenfelddurchmesser (MFD).
Der Faser-MFD kann jedoch nicht beliebig erhöht werden, um die nichtlinearen Effekte abzuschwächen, da Inhalte höherer Moden (HOM) entstehen und die Qualität des Ausgangsstrahls verschlechtern würden. Die sich verjüngende Faser hat einen in Längsrichtung vergrößerten Kern-/Manteldurchmesser, der das Potenzial hat, die nichtlinearen Effekte und die Strahlqualität auszugleichen.
Durch die Kombination einer konischen, begrenzt dotierten Faser und einer Dispersionskompensationstechnik hoher Ordnung haben die Forscher ein monolithisches CPA-System mit hoher Energie und hoher Spitzenleistung mit nahezu beugungsbegrenzter Strahlqualität (M2 = 1,20) demonstriert. Die maximale Pulsenergie von 126,3 μJ wurde nach Pulskomprimierung mit einer Pulsdauer von 401 fs und einer Spitzenleistung von 207 MW erreicht, was die höchste jemals von einem monolithischen Faserlaser erzeugte Spitzenleistung darstellt.
Die Arbeit trug den Titel „Monolithischer, verjüngter Yb-dotierter Faser-Chirped-Pulsverstärker, der einen Femtosekundenlaser mit 126 μJ und 207 MW und nahezu beugungsbegrenzter Strahlqualität liefert“. veröffentlicht In Grenzen der Optoelektronik.
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Tao Wang et al., Monolithischer, konischer Yb-dotierter Faser-Chirped-Pulsverstärker, der einen Femtosekundenlaser mit 126 μJ und 207 MW mit nahezu beugungsbegrenzter Strahlqualität liefert, Grenzen der Optoelektronik (2023). DOI: 10.1007/s12200-023-00087-y
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