Millifocal less-cycle laser sources in the short-wavelength infrared can drive two-color plasmas to produce terahertz pulses at higher efficiencies, as well as optically aberrated mid-infrared femtosecond pulses >Oksit olmayan kristallerde 5 μm. Thulium katkılı fiber lazer sistemi, merkezi dalga boyu 2 μm'ye yakın olan yüz femtosaniye darbe üretebilir. Almanya'nın Jena kentindeki Limpert grubu, 2022'de dört tülyum katkılı fiber amplifikatörün çıkışlarını tutarlı bir şekilde sentezledi [1] ve sonunda 1,65 mJ darbe enerjisine ve 100 kHz tekrarlama frekansına sahip 85 fs darbe elde etti; Tek bir optik fiberin tek darbe enerjisi ve ortalama güç üzerindeki sınırlamaları. Cihaz Şekil 1'de gösterilmektedir.
Şekil 1 Dört tülyum katkılı fibere sahip tutarlı sentez cihazının şematik diyagramı.
Limpert'in grubu, darbe genişliğini daha da kısaltmak için 2023'te yukarıdaki cihazı ön uç olarak kullanacak ve sıkıştırma için içi boş çekirdekli optik fiber kullanacak. Sıkıştırma cihazının yapısı, sırasıyla giriş ve çıkış için iki vakum odası ve doğrusal olmayan genişleme için argon gazı ile doldurulmuş bir yüksek voltaj odası içeren, Şekil 2'de gösterilmektedir. Su buharı emilimini azaltmak için her iki vakum odasındaki hava basıncı korunur.<1 mabr. The bottom side of the high-voltage chamber is equipped with water cooling to dissipate the heat, avoiding harmful thermal effects at high power. The hollow core fiber is placed on a long straight V-groove to avoid bending loss. The core diameter of the hollow core fiber is 500 μm, the length is 1.05 m. The internal nonlinear gas is selected as argon, and the theoretical maximum passing efficiency is 89.5%.
Şekil 2 İçi boş çekirdekli fiber sıkıştırma cihazının şematik diyagramı
Kavite içindeki gaz basıncı kademeli olarak artırıldığında, ilgili çıkış sonuçları Şekil 3'te gösterilmektedir. Gaz basıncı 3 bar'ın altında olduğunda çıkış gücü 139 W civarındadır ve ışın kalitesi iyi kalır (Şekil 3a). Hava basıncı 3 bar'dan yüksek olduğunda çıkış gücü azalmaya başlar ve ışın kalitesi önemli ölçüde bozulur ve nokta, Şekil 3b'de gösterildiği gibi 4,25 bar'daki Gauss ışınından sapmıştır. Şekil 3c, farklı hava basınçları altında çıkışların spektral genişliklerini analiz etmektedir. Hava basıncı 3 bar'ı aştıktan sonra, hava basıncının artmasıyla birlikte spektrum artık önemli ölçüde genişlemez ve karşılık gelen dönüşüm sınırı darbeleri temelde değişmeden kalır. Yazarlar yukarıdaki faktörleri göz önünde bulundurdular ve son olarak sonraki deneyler için 3 bar hava basıncını seçtiler.
Şekil 3 İçi boş çekirdekli bir fiberdeki farklı hava basınçlarının çıktı sonuçları
3 bar hava basıncında ölçülen spektrum ve otokorelasyon eğrileri Şekil 4'te gösterilmektedir ve spektrum 1,2 μm-2,4 μm'yi kapsamaktadır. Dağılımı telafi etmek için bir çift cıvıl cıvıl ayna kullanıldıktan sonra darbe genişliği 10.2 fs'ye düşürülür, ortalama güç 132 W olur ve darbelerin ana tepe enerjisi, darbelerin yüzde 66'sını oluşturur. Enerjinin tepe gücü 80 GW'a kadar çıkıyor. Şekil 5 stabilite testinin sonuçlarını göstermektedir ve ön uç çıkışının bağıl yoğunluk gürültüsü yüzde 0,75'tir. 20 Hz ila 50 kHz frekans aralığında yoğunlaşmıştır. Doğrusal olmayan darbe sıkıştırmasından sonra, ana gürültü katkısı, su soğutma ve vakum pompasının mekanik titreşiminden gelen, 2 kHz kadar düşük düşük frekans aralığındadır ve sıkıştırma işlemi sırasında ek gürültü oluşmadığını kanıtlar, böylece garanti edilir. ışık kaynağının stabilitesi.
Şekil 4 3 bar hava basıncında spektral ve otokorelasyon ölçümleri
Şekil 5 Kısa süreli stabilite testi
Bu yazıda, merkez dalga boyu 1,9 μm, genişliği 10,2 fs, darbe genişliği iki döngüden az, darbe enerjisi 1,3 mJ ve tepe gücü 80 GW olan yüksek enerjili bir femtosaniye darbesi elde ediliyor. içi boş çekirdekli fiber sıkıştırması kullanır. Bu ışık kaynağının ortalama gücü 132 W olup, bu, kısa dalga boylu kızılötesi bölgede çalışan daha az döngülü darbelerin en yüksek güç seviyesidir ve bu yüksek enerjili, yüksek güçle çalıştırılır. ışık kaynağı kesinlikle güçlü olacaktır. Bu yüksek enerjili, yüksek güçlü sürücülü ışık kaynağı, orta kızılötesi bantta lazer teknolojisinin gelişimini güçlü bir şekilde teşvik edecektir.
