迄今最強超短激光脈沖振蕩器問世

來源:科技日報    關鍵詞:超短脈沖, 激光器,    發布時間:2019-11-19

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圖中展示的是一個商業薄盤磁頭。圓盤被單片棱鏡包圍,單片棱鏡借助反射傳遞泵浦光束。

圖片來源:物理學家組織網

科技日報記者 劉霞

據物理學家組織網13日報道,瑞士科學家近日展示了一款亞皮秒(10-12秒)薄盤激光振蕩器,平均輸出功率達到創紀錄的350瓦,成為超短激光脈沖振蕩器的新“標桿”,也為實現更強大的激光器奠定了基礎。

超高速激光光源可在基礎科學研究和工業應用領域“大顯身手”,但為了進一步挑戰并突破極限,需要幾兆赫重復頻率和幾百瓦平均輸出功率。目前實現這種高功率激光脈沖的一種方法是,按比例增加激光振蕩器的輸出功率來直接生成它們,而不是仰仗多級放大器系統,因為借助后者實現極為復雜。

蘇黎世聯邦理工學院(ETH)量子電子研究所的烏蘇拉·凱勒小組稱,他們已經將按比例增加功率這一方法提升到一個新水平。他們演示了一種新的薄盤激光振蕩器,兼具振蕩器的簡單性、高重復率以及創此類激光器紀錄的高平均輸出功率。

薄盤激光振蕩器的增益介質(激射發生材料)是一塊厚約100微米的圓盤。這種幾何形狀提供了較大的表面積,有助于冷卻,但熱效應仍是這種激光器功率提升的“攔路虎”,自2012年以來,其最大輸出功率為275瓦。

在最新研究中,結合薄盤激光技術領域迄今取得的多項進步,高級研究科學家克里斯托弗·菲利普及其同事讓薄盤激光振蕩器的平均輸出功率達到350瓦,脈沖長度僅0.94皮秒,攜帶的能量為39微焦,并以8.88兆赫茲的頻率重復運行,可立即應用于科學和工業領域。

研究人員解釋稱,研究的關鍵是他們找到了一種方法,使泵浦光束能多次增益介質,同時又不造成有害的熱效應,從而減小了相關部件承受的壓力。

他們認為,新方法稍作修改,輸出功率超過500瓦指日可待。而且,隨著技術的進一步改進,輸出功率未來有望達千瓦級。

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