Od natančne obdelave do napredne mikroskopije, povpraševanja po višji - moči, Ultrafast Lasers še naprej raste. Tradicionalno so se raziskovalci za gradnjo teh laserjev opirali na enojna - vlakna, vendar se soočajo s temeljno fizično mejo proizvodnje energije. Za preboj skozi to ozko grlo smo se obrnili na večmodela vlakna, ki lahko nosijo številne svetlobne načine - v bistvu različne oblike svetlobe - naenkrat, tehniko, znano kot prostorskotemporalni način - zaklepanje (STML).
Vendar je bil pomemben izziv pridobiti te različne načine za skupno delo v harmoniji. V naši zadnji raziskavi, objavljeno vPisma za optiko, razvili smo novo tehniko, ki nam omogoča natančno in neodvisno nadzorovanje vsakega od teh prečnih načinov, kar vodi do dramatičnega povečanja laserske moči in vsestranskosti.
Ključni problem, s katerim smo se soočali, je znan kot intermodalna disperzija. V večmodnem vlaknu različni svetlobni načini potujejo z nekoliko različnimi hitrostmi. Ta neusklajenost hitrosti povzroči, da se laserski impulzi širijo in ločujejo v času in prostoru, kar preprečuje nastanek stabilnih, visokih - moči impulzov. Prejšnje tehnike STML so običajno uporabljale metodo, imenovano prostorsko filtriranje za kompenzacijo te disperzije, vendar ta pristop omejuje število načinov, ki jih je mogoče zakleniti, in s tem omejil potencialno povečanje moči.
Da bi to rešili, smo predlagali tehniko nadzora nad prečnimi načini. Naš pristop je preprost: uporabimo napravo, imenovano MODE MULLXER/DEMULTIPLEXER (MUX/DEMUX), za ločitev mešanega žarka znotraj večmodnega vlakna v posamezne kanale, po eno za vsak način. Ko smo ločeni, lahko samostojno upravljamo z disperzijo (tj. Zamuda potovanja) za vsak način, tako da v vsak kanal dodamo natančne dolžine kompenzacijskih vlaken.
Po optimizaciji vsakega načina jih priporočamo z multipleksom v en sam, močan in skladen snop. Ta metoda nam teoretično omogoča, da zaklenemo poljubno število načinov in povečamo energetski potencial vlakna.
Svojo tehniko smo implementirali na sliki - osem, yb - doped, vse - vlakna, prostorskotemporal, način - zaklenjeni laser. Eksperimentalni rezultati so bili zelo spodbudni. Z zaklepanjem štirih prečnih načinov (LP01, LP11, LP21 in LP02) smo hkrati dosegli disipativne solitonske impulze s 15 NJ energije s hitrostjo ponovitve 14,49 MHz.
Ključno smo pokazali, da lestvice izhodne moči s številom načina sodelujočih. Ko so bili štirje načini hkrati zaklenjeni, je učinkovitost laserja naklona - merilo, kako učinkovito pretvori moč črpalke v izhodno moč - doseže 7,9%, kar je več kot dvakrat več kot 3,79% učinkovitosti enotnega - načina.
Poleg tega naša tehnika ponuja brez primere snopa - zmogljivosti oblikovanja. Z dinamično izbiro kombinacije načinov, vključenih v način zaklepanja -, smo uspešno ustvarili kvazi - flat - zgornji žarek z enakomernim profilom intenzivnosti. Ta specializirani žarek je dosegel povprečno izhodno moč 150 mW in eno samo impulzno energijo 10,4 NJ pri moči črpalke 3 W. Naš laser je tudi pokazal odlično dolgo - končne stabilnosti, z minimalnim središčem - frekvenčni odmik po 12 urah neprekinjenega delovanja.
Za zaključek smo razvili in eksperimentalno potrdili novo tehniko nadzora, ki premaga osnovno moč - skalabilnost v laserjih STML vlaken. Z neodvisnim nadzorom disperzije vsakega prečnega načina naša shema zagotavlja izvedljivo pot za sinhronizacijo poljubnega števila načinov in povečanje ekstrakcije energije.
Verjamemo, da je ta univerzalni okvir za več - način SoncoItemporalni nadzor dinamike utira pot do naslednje generacije ultra hitrih svetlobnih virov, obetavnih vplivnih aplikacij v natančnosti izdelave, nelinearne mikroskopije in AttoseCond Science.
Ta zgodba je del dialoga Science X, kjer lahko raziskovalci poročajo o ugotovitvah iz svojih objavljenih raziskovalnih člankov. Obiščite to stran za informacije o dialogu Science X in kako sodelovati.
