મોડ-લોક્ડ શીટ લેસર, પાવર હાઇ એનર્જી અલ્ટ્રાફાસ્ટ લેસર

હાઇ પાવર ફેમ્ટોસેકન્ડલેસરટેરાહર્ટ્ઝ જનરેશન, એટોસેકન્ડ પલ્સ જનરેશન અને ઓપ્ટિકલ ફ્રીક્વન્સી કોમ્બ જેવા વૈજ્ઞાનિક સંશોધન અને ઔદ્યોગિક ક્ષેત્રોમાં તેનું ખૂબ જ ઉપયોગી મૂલ્ય છે.મોડ-લોક્ડ લેસરોપરંપરાગત બ્લોક-ગેઇન મીડિયા પર આધારિત ઉચ્ચ શક્તિ પર થર્મલ લેન્સિંગ અસર દ્વારા મર્યાદિત છે, અને હાલમાં મહત્તમ આઉટપુટ પાવર લગભગ 20 વોટ છે.

પાતળા શીટ લેસર પ્રતિબિંબિત કરવા માટે મલ્ટી-પાસ પંપ રચનાનો ઉપયોગ કરે છેપંપ લાઇટઉચ્ચ કાર્યક્ષમતા પંપ શોષણ માટે 100 માઇક્રોનની જાડાઈ સાથે શીટ ગેઇન માધ્યમ. બેકકૂલિંગ ટેકનોલોજી સાથે જોડાયેલ અત્યંત પાતળું ગેઇન માધ્યમ થર્મલ લેન્સ અસર અને નોનલાઇનર અસરના પ્રભાવને મોટા પ્રમાણમાં ઘટાડે છે, અને ઉચ્ચ પાવર ફેમટોસેકન્ડ પલ્સ આઉટપુટ પ્રાપ્ત કરી શકે છે.
કેર લેન્સ મોડ-લોકિંગ ટેકનોલોજી સાથે જોડાયેલા વેફર ઓસિલેટર ફેમટોસેકન્ડના ક્રમમાં પલ્સ પહોળાઈ સાથે ઉચ્ચ સરેરાશ પાવર લેસર આઉટપુટ મેળવવાના મુખ્ય માધ્યમ છે.

આકૃતિ 1 (a) 72 ઓપ્ટિકલ સ્ટ્રક્ચર ડાયાગ્રામ અને (b) પંપ મોડ્યુલનો ભૌતિક ડાયાગ્રામ

ચાઇનીઝ એકેડેમી ઓફ સાયન્સના સંશોધકોની એક ટીમે સ્વ-વિકસિત 72-વે પંપ મોડ્યુલ પર આધારિત કેર લેન્સ મોડ-લોક્ડ શીટ લેસર ડિઝાઇન અને બનાવ્યું, અને ચીનમાં સૌથી વધુ સરેરાશ શક્તિ અને સિંગલ પલ્સ ઊર્જા સાથે કેર લેન્સ મોડ-લોક્ડ શીટ લેસર વિકસાવ્યું.
કેર લેન્સ મોડ-લોકિંગના સિદ્ધાંત અને ABCD મેટ્રિક્સની પુનરાવર્તિત ગણતરીના આધારે, સંશોધન ટીમે સૌપ્રથમ પાતળા પ્લેટ કેર લેન્સ મોડ-લોકિંગ લેસરના મોડ-લોકિંગ સિદ્ધાંતનું વિશ્લેષણ કર્યું, મોડ-લોકિંગ ઓપરેશન અને સતત ઓપરેશન દરમિયાન રેઝોનેટરમાં મોડ ફેરફારોનું અનુકરણ કર્યું, અને પુષ્ટિ કરી કે મોડ-લોકિંગ પછી હાર્ડ ડાયાફ્રેમ પર કેવિટી મોડ ત્રિજ્યા 7% થી વધુ ઘટશે.

ત્યારબાદ, ડિઝાઇન સિદ્ધાંત દ્વારા માર્ગદર્શન મેળવીને, સંશોધન ટીમે ટીમ દ્વારા સ્વતંત્ર રીતે વિકસિત 72-વે પંપ મોડ્યુલ (આકૃતિ 1) પર આધારિત કેર લેન્સ મોડ-લોક્ડ રેઝોનેટર (આકૃતિ 2) ડિઝાઇન અને બનાવ્યું, અને 72 W પંપિંગ સમયે 11.78W ની સરેરાશ શક્તિ, 245 fs ની પલ્સ પહોળાઈ અને 0.14μJ ની સિંગલ પલ્સ ઊર્જા સાથે પલ્સ્ડ લેસર આઉટપુટ મેળવ્યું. આઉટપુટ પલ્સની પહોળાઈ અને ઇન્ટ્રાકેવિટી મોડની વિવિધતા સિમ્યુલેશન પરિણામો સાથે સારી રીતે સુસંગત છે.

આકૃતિ 2 પ્રયોગમાં ઉપયોગમાં લેવાતા કેર લેન્સ મોડ-લોક્ડ Yb:YAG વેફર લેસરના રેઝોનન્ટ કેવિટીનું સ્કીમેટિક ડાયાગ્રામ

લેસરની આઉટપુટ પાવર સુધારવા માટે, સંશોધન ટીમે ફોકસિંગ મિરરની વક્રતા ત્રિજ્યામાં વધારો કર્યો, અને કેર મધ્યમ જાડાઈ અને બીજા ક્રમના વિક્ષેપને ફાઇન-ટ્યુન કર્યો. જ્યારે પંપ પાવર 94 W પર સેટ કરવામાં આવ્યો, ત્યારે સરેરાશ આઉટપુટ પાવર 22.33 W સુધી વધારવામાં આવ્યો, અને પલ્સ પહોળાઈ 394 fs હતી અને સિંગલ પલ્સ એનર્જી 0.28 μJ હતી.

આઉટપુટ પાવરને વધુ વધારવા માટે, સંશોધન ટીમ કેન્દ્રિત અંતર્મુખ દર્પણ જોડીની વક્રતા ત્રિજ્યામાં વધુ વધારો કરશે, જ્યારે હવાના વિક્ષેપ અને હવાના વિક્ષેપના પ્રભાવને ઘટાડવા માટે રેઝોનેટરને ઓછા શૂન્યાવકાશ બંધ વાતાવરણમાં મૂકશે.