Millifocal less-cycle laser sources in the short-wavelength infrared can drive two-color plasmas to produce terahertz pulses at higher efficiencies, as well as optically aberrated mid-infrared femtosecond pulses >5 μм у неоксидним кристалима. Ласерски систем са влакнима допираног тулијума може произвести стотину фемтосекундних импулса са централном таласном дужином близу 2 μм. Група Лимперт у Јени, Немачка, кохерентно је синтетизовала излазе четири појачивача са влакнима допираном тулијем 2022. године [1] и коначно добила импулсе од 85 фс са енергијом импулса од 1,65 мЈ и фреквенцијом понављања од 100 кХз, који се пробијају кроз ограничења једног оптичког влакна на енергију једног импулса и просечну снагу. Уређај је приказан на слици 1.
Слика 1 Шематски дијаграм уређаја за кохерентну синтезу са четири влакна допирана тумијумом.
Да би додатно скратила ширину импулса, Лимпертова група ће користити горњи уређај као фронт-енд 2023. године и користити оптичко влакно са шупљим језгром за компресију. Структура уређаја за компресију је приказана на слици 2, укључујући две вакуумске коморе за улаз и излаз, респективно, и високонапонску комору за нелинеарно ширење, која је напуњена гасом аргона. Да би се смањила апсорпција водене паре, одржава се притисак ваздуха у обе вакуум коморе<1 mabr. The bottom side of the high-voltage chamber is equipped with water cooling to dissipate the heat, avoiding harmful thermal effects at high power. The hollow core fiber is placed on a long straight V-groove to avoid bending loss. The core diameter of the hollow core fiber is 500 μm, the length is 1.05 m. The internal nonlinear gas is selected as argon, and the theoretical maximum passing efficiency is 89.5%.
Слика 2 Шематски дијаграм уређаја за компресију са шупљим језгром
Постепено повећавајући притисак гаса унутар шупљине, одговарајући излазни резултати су приказани на слици 3. Када је притисак гаса нижи од 3 бара, излазна снага је око 139 В и квалитет зрака остаје добар (слика 3а). Када је притисак ваздуха већи од 3 бара, излазна снага почиње да опада и квалитет зрака се значајно погоршава, а тачка је одступила од Гаусовог снопа на 4,25 бара, као што је приказано на слици 3б. Слика 3ц анализира спектралне ширине излаза под различитим притисцима ваздуха. Након што ваздушни притисак пређе 3 бара, спектри се више не шире значајно са повећањем ваздушног притиска, а одговарајући гранични импулси трансформације остају у основи непромењени. Аутори су размотрили горе наведене факторе и на крају одабрали притисак ваздуха од 3 бара за наредне експерименте.
Слика 3 Излазни резултати различитих притисака ваздуха у влакну са шупљим језгром
Спектри и аутокорелационе криве измерене при притиску ваздуха од 3 бара приказани су на слици 4, са спектром који покрива 1,2 μм-2.4 μм. Након коришћења пара огледала са цвркутом за компензацију дисперзије, ширина импулса се смањује на 10.2 фс, просечна снага је 132 В, а главна вршна енергија импулса чини 66 процената енергије, са вршном снагом до 80 ГВ. Слика 5 приказује резултате теста стабилности, а релативни интензитет буке предњег излаза износи 0,75 процената. који је концентрисан у фреквенцијском опсегу од 20 Хз до 50 кХз. Након нелинеарне пулсне компресије, главни допринос буци је у ниском фреквентном опсегу од чак 2 кХз, који долази од механичке вибрације воденог хлађења и вакуум пумпе, што доказује да нема уношења додатне буке током процеса компресије, чиме се обезбеђује стабилност извора светлости.
Слика 4 Спектрална и аутокорелација мерења при притиску ваздуха од 3 бара
Слика 5 Тест краткотрајне стабилности
У овом раду се добија високоенергетски фемтосекундни импулс са централном таласном дужином од 1,9 μм, ширином 10,2 фс, ширином импулса мањом од два циклуса, енергијом импулса од 1,3 мЈ и вршном снагом од 80 ГВ. користећи компресију влакана са шупљим језгром. Просечна снага овог извора светлости је 132 В, што је највиши ниво снаге импулса мањег циклуса који раде у инфрацрвеном региону кратке таласне дужине, а овај високоенергетски погон велике снаге извор светлости ће сигурно снажно Овај високоенергетски извор светлости велике снаге ће снажно промовисати развој ласерске технологије у средњем инфрацрвеном опсегу.
