સફળતા! વિશ્વની સૌથી વધુ શક્તિ 3 μm મધ્ય-ઇન્ફ્રારેડફેમટોસેકન્ડ ફાઇબર લેસર
ફાઇબર લેસરમધ્ય-ઇન્ફ્રારેડ લેસર આઉટપુટ પ્રાપ્ત કરવા માટે, પ્રથમ પગલું યોગ્ય ફાઇબર મેટ્રિક્સ સામગ્રી પસંદ કરવાનું છે. નજીકના-ઇન્ફ્રારેડ ફાઇબર લેસરોમાં, ક્વાર્ટઝ ગ્લાસ મેટ્રિક્સ એ ખૂબ જ ઓછી ટ્રાન્સમિશન ખોટ, વિશ્વસનીય યાંત્રિક શક્તિ અને ઉત્તમ સ્થિરતા સાથેનો સૌથી સામાન્ય ફાઇબર મેટ્રિક્સ સામગ્રી છે. જો કે, ઉચ્ચ ફોનોન ઉર્જા (1150 cm-1) ને કારણે, ક્વાર્ટઝ ફાઇબરનો ઉપયોગ મધ્ય-ઇન્ફ્રારેડ લેસર ટ્રાન્સમિશન માટે કરી શકાતો નથી. મધ્ય-ઇન્ફ્રારેડ લેસરનું ઓછું નુકસાન ટ્રાન્સમિશન પ્રાપ્ત કરવા માટે, આપણે ઓછી ફોનોન ઉર્જા સાથે અન્ય ફાઇબર મેટ્રિક્સ સામગ્રી ફરીથી પસંદ કરવાની જરૂર છે, જેમ કે સલ્ફાઇડ ગ્લાસ મેટ્રિક્સ અથવા ફ્લોરાઇડ ગ્લાસ મેટ્રિક્સ. સલ્ફાઇડ ફાઇબરમાં સૌથી ઓછી ફોનોન ઉર્જા (લગભગ 350 cm-1) હોય છે, પરંતુ તેમાં સમસ્યા એ છે કે ડોપિંગ સાંદ્રતા વધારી શકાતી નથી, તેથી તે મધ્ય-ઇન્ફ્રારેડ લેસર ઉત્પન્ન કરવા માટે ગેઇન ફાઇબર તરીકે ઉપયોગ માટે યોગ્ય નથી. જોકે ફ્લોરાઇડ ગ્લાસ સબસ્ટ્રેટમાં સલ્ફાઇડ ગ્લાસ સબસ્ટ્રેટ કરતા થોડી વધારે ફોનોન ઉર્જા (550 cm-1) હોય છે, તે 4 μm કરતા ઓછી તરંગલંબાઇવાળા મધ્ય-ઇન્ફ્રારેડ લેસર માટે ઓછા નુકસાનનું ટ્રાન્સમિશન પણ પ્રાપ્ત કરી શકે છે. વધુ મહત્ત્વની વાત એ છે કે, ફ્લોરાઇડ ગ્લાસ સબસ્ટ્રેટ ઉચ્ચ દુર્લભ પૃથ્વી આયન ડોપિંગ સાંદ્રતા પ્રાપ્ત કરી શકે છે, જે મધ્ય-ઇન્ફ્રારેડ લેસર ઉત્પાદન માટે જરૂરી લાભ પ્રદાન કરી શકે છે, ઉદાહરણ તરીકે, Er3+ માટે સૌથી પરિપક્વ ફ્લોરાઇડ ZBLAN ફાઇબર 10 મોલ સુધીની ડોપિંગ સાંદ્રતા પ્રાપ્ત કરવામાં સક્ષમ છે. તેથી, ફ્લોરાઇડ ગ્લાસ મેટ્રિક્સ એ મધ્ય-ઇન્ફ્રારેડ ફાઇબર લેસરો માટે સૌથી યોગ્ય ફાઇબર મેટ્રિક્સ સામગ્રી છે.
તાજેતરમાં, શેનઝેન યુનિવર્સિટીના પ્રોફેસર રુઆન શુઆંગચેન અને પ્રોફેસર ગુઓ ચુન્યુની ટીમે ઉચ્ચ-શક્તિવાળા ફેમટોસેકન્ડનો વિકાસ કર્યો છે.પલ્સ ફાઇબર લેસર2.8μm મોડ-લોક્ડ Er:ZBLAN ફાઇબર ઓસિલેટર, સિંગલ-મોડ Er:ZBLAN ફાઇબર પ્રીએમ્પ્લીફાયર અને લાર્જ-મોડ ફીલ્ડ Er:ZBLAN ફાઇબર મેઇન એમ્પ્લીફાયરથી બનેલું છે.
અમારા સંશોધન જૂથના ધ્રુવીકરણ સ્થિતિ દ્વારા નિયંત્રિત મધ્ય-ઇન્ફ્રારેડ અલ્ટ્રા-શોર્ટ પલ્સના સ્વ-સંકોચન અને એમ્પ્લીફિકેશન સિદ્ધાંત અને સંખ્યાત્મક સિમ્યુલેશન કાર્યના આધારે, મોટા-મોડ ઓપ્ટિકલ ફાઇબરની નોનલાઇનર સપ્રેશન અને મોડ નિયંત્રણ પદ્ધતિઓ, સક્રિય ઠંડક તકનીક અને ડબલ-એન્ડેડ પંપના એમ્પ્લીફિકેશન માળખા સાથે, સિસ્ટમ 8.12W ની સરેરાશ શક્તિ અને 148 fs ની પલ્સ પહોળાઈ સાથે 2.8μm અલ્ટ્રા-શોર્ટ પલ્સ આઉટપુટ મેળવે છે. આ સંશોધન જૂથ દ્વારા પ્રાપ્ત કરાયેલ સૌથી વધુ સરેરાશ શક્તિનો આંતરરાષ્ટ્રીય રેકોર્ડ વધુ તાજો થયો.
આકૃતિ 1 MOPA માળખા પર આધારિત Er:ZBLAN ફાઇબર લેસરનું માળખું આકૃતિ
ની રચનાફેમટોસેકન્ડ લેસરઆકૃતિ 1 માં સિસ્ટમ બતાવવામાં આવી છે. પ્રીએમ્પ્લીફાયરમાં ગેઇન ફાઇબર તરીકે 3.1 મીટર લંબાઈના સિંગલ-મોડ ડબલ-ક્લેડ Er:ZBLAN ફાઇબરનો ઉપયોગ 7 mol.% ની ડોપિંગ સાંદ્રતા અને 15 μm (NA = 0.12) ના કોર વ્યાસ સાથે કરવામાં આવ્યો હતો. મુખ્ય એમ્પ્લીફાયરમાં, 4 મીટર લંબાઈવાળા ડબલ ક્લેડ લાર્જ મોડ ફીલ્ડ Er:ZBLAN ફાઇબરનો ઉપયોગ 6 mol.% ની ડોપિંગ સાંદ્રતા અને 30 μm (NA = 0.12) ના કોર વ્યાસ સાથે ગેઇન ફાઇબર તરીકે કરવામાં આવ્યો હતો. મોટા કોર વ્યાસને કારણે ગેઇન ફાઇબરમાં નીચો નોનલાઇનર ગુણાંક હોય છે અને તે ઉચ્ચ પીક પાવર અને મોટી પલ્સ ઉર્જાના પલ્સ આઉટપુટનો સામનો કરી શકે છે. ગેઇન ફાઇબરના બંને છેડા AlF3 ટર્મિનલ કેપ સાથે જોડાયેલા છે.
પોસ્ટ સમય: ફેબ્રુઆરી-૧૯-૨૦૨૪