높은

2023년 5월 18일

이 기사는 Science X의 편집 과정 및 정책에 따라 검토되었습니다. 편집자들은 콘텐츠의 신뢰성을 보장하면서 다음 특성을 강조했습니다.

사실 확인된

교정하다

작성자: Ultrafast Science

고출력/에너지 초고속 광섬유 레이저는 재료 가공, 의학, 첨단 제조 및 기타 분야에서 광대역 응용 분야를 가지고 있습니다. 고체 레이저와 비교하여 파이버 레이저는 소형 시스템, 유연성, 우수한 열 방출 및 높은 빔 품질이라는 장점을 가지고 있습니다.

그러나 섬유 내부의 심각한 비선형 효과로 인해 초고속 광섬유 레이저, 특히 모든 섬유 구조를 가진 레이저의 단일 펄스 에너지 및 평균 출력은 여전히 ​​고체 레이저보다 뒤떨어집니다. 최근 몇 년 동안 Mamyshev 발진기는 고에너지 초고속 펄스를 생성할 수 있는 잠재력 덕분에 많은 연구 관심을 끌었습니다.

최근 국방기술대학교 연구진은 코어/클래딩 직경이 10/125μm인 전편파 유지 광섬유 기반의 마미셰프 발진기를 보고했으며, 압축 펄스폭 73fs로 153nJ 단일 펄스 에너지를 구현했다. . 또한, 캐비티 매개변수 조정을 통해 3.4W의 출력 평균 전력과 100fs의 압축 펄스 폭으로 최대 5차 고조파 모드 잠금 동작을 얻었습니다.

최근 "All-PM Fiber Mamyshev Oscillator Delivers Hundred-Nanojoule 및 Multi-Watt Sub-100 fs Pulses"라는 제목의 연구 결과가 Ultrafast Science에 게재되었습니다.

초고속 광섬유 레이저의 펄스 에너지와 평균 출력은 계단식 스펙트럼 확장 및 오프셋 스펙트럼 필터링 효과를 갖춘 Mamyshev 발진기를 기반으로 최근 몇 년 동안 크게 향상되었습니다. Mamyshev 발진기에서는 지속적인 빛과 약한 펄스가 차단됩니다. 충분한 스펙트럼 확장으로 인해 중심 파장이 다른 두 개의 필터 이후 공동에서 강한 펄스가 살아남을 수 있으며 펄스 에너지가 큰 초고속 레이저를 얻을 수 있습니다.

그러나 이전 결과의 대부분은 공간 구조를 채택하고 신호 시준 및 결합을 위한 많은 수의 자유 공간 요소를 도입하여 시스템을 번거롭고 간섭에 취약하게 만들었습니다.

"우리의 목표는 전체 섬유 구조로 고출력/에너지 초고속 광섬유 레이저를 구현하는 것입니다."라고 A/Prof는 설명했습니다. 리 캔. Ultrafast Science 논문에서는 코어/클래딩 직경이 10/125μm인 전체 편파 유지 섬유를 기반으로 한 Mamyshev 발진기가 보고되었습니다.

일반적으로 이득 광섬유 증폭의 두 단계로 구성되는 기존 Mamyshev 발진기와 비교할 때 제안된 레이저에는 증폭 암이 하나만 있습니다. 다른 쪽 팔의 광학 스펙트럼을 넓히기 위해 수동 광섬유 조각을 사용하여 캐비티 내부의 비선형 위상 축적을 완화하고 그 동안 시스템을 더욱 컴팩트하게 만들었습니다.

본 연구그룹은 각각 단일 펄스 에너지 153nJ, 평균 출력 3.4W의 고성능 초고속 광섬유 레이저를 구현했는데, 이는 피코초/펨토초 펄스를 갖는 전체 광섬유 초고속 레이저 발진기에서 얻은 펄스 에너지 및 평균 출력에서 ​​최고 기록을 나타냅니다. 지속.

Pu Zhou 교수는 "더 큰 코어 직경을 가진 섬유와 비선형 위상 축적에 대한 더 높은 허용 오차를 갖는 새로운 펄스 진화 메커니즘을 채택함으로써 더 높은 전력/펄스 에너지를 갖는 전체 섬유 초고속 레이저를 기대할 수 있습니다"라고 말했습니다.

추가 정보: Tao Wang 외, All-PM Fiber Mamyshev 발진기는 100나노줄 및 다중 와트 미만 100fs 펄스를 제공합니다, Ultrafast Science(2023). DOI: 10.34133/ultrafastscience.0016