Des del mecanitzat de precisió fins a la microscòpia avançada, la demanda de potència superior -, els làsers ultrafastos continuen creixent. Tradicionalment, els investigadors han confiat en fibres del mode single - per construir aquests làsers, però tenen un límit físic fonamental en la producció d’energia. Per trencar aquest coll d'ampolla, hem tornat a fibres multimode, que poden transportar molts modes de llum - essencialment diferents formes de llum - alhora, una tècnica coneguda com a mode espatiotemporal - bloqueig (stml).
Tot i això, aconseguir que aquests diferents modes treballin en harmonia ha estat un repte important. En les nostres darreres investigacions, publicades aCartes òptiques, Hem desenvolupat una nova tècnica que ens permet controlar precisament i independentment cadascun d’aquests modes transversals, donant lloc a un impuls dramàtic en la potència làser i la versatilitat.
El problema bàsic que hem enfrontat és conegut com a dispersió intermodal. En una fibra multimode, diferents modes de llum viatgen a velocitats lleugerament diferents. Aquest desajust de velocitat fa que els polsos làser s’estenguin i es separin en el temps i l’espai, evitant la formació de polsos de potència estables, alts -. Les tècniques anteriors STML normalment utilitzaven un mètode anomenat filtratge espacial per compensar aquesta dispersió, però aquest enfocament limita el nombre de modes que es poden bloquejar junts, aconseguint així la millora de la potència potencial.
Per solucionar -ho, vam proposar una tècnica de control de la divisió de modes transversals. El nostre enfocament és senzill: utilitzem un dispositiu anomenat múltiplexa/demultiplexer de mode (MUX/Demux) per separar el feix mixt dins de la fibra multimode en canals individuals, un per a cada mode. Un cop separats, podem gestionar la dispersió (és a dir, el retard del viatge) per a cada mode de manera independent afegint longituds precises de fibra compensadora a cada canal.
Després d’optimitzar cada mode, els recombinem amb un multiplexor en un feix únic, potent i coherent. Aquest mètode ens permet bloquejar qualsevol nombre de modes, maximitzant el potencial energètic de la fibra.
Hem implementat la nostra tècnica en una figura - vuit, yb - doped, totes - fibra, espatiotemporal, mode - làser bloquejat. Els resultats experimentals van ser molt encoratjadors. En bloquejar quatre modes transversals (LP01, LP11, LP21 i LP02) simultàniament, es van aconseguir polsos de solitó dissipatius amb 15 NJ d’energia a un ritme de repetició de 14,49 MHz.
De manera crucial, vam demostrar que les escales de potència de sortida amb el nombre de modes participants. Quan quatre modes es van bloquejar simultàniament, l'eficiència del pendent del làser - Una mesura de l'eficiència de la potència de la bomba en potència de sortida - va assolir el 7,9%, que és superior al doble de l'eficiència del 3,79% de l'operació del mode single -.
A més, la nostra tècnica ofereix capacitats de conformació sense precedents -. Seleccionant dinàmicament la combinació de modes implicats en el mode - bloqueig, hem generat amb èxit un quasi - pla - amb un perfil d'intensitat uniforme. Aquest feix especialitzat va aconseguir una potència de sortida mitjana de 150 MW i una única energia de pols de 10,4 NJ a una potència de la bomba de 3 W. El nostre làser també va demostrar una excel·lent estabilitat de terme -, amb un centre mínim - deriva de freqüència després de 12 hores de funcionament continu.
En conclusió, hem desenvolupat i validat experimentalment una nova tècnica de control que supera la potència principal - Escalabilitat del coll d’ampolla en làsers de fibra STML. Controlant de forma independent la dispersió de cada mode transversal, el nostre esquema proporciona una ruta viable per sincronitzar qualsevol nombre de modes i maximitzar l'extracció d'energia.
Creiem que aquest marc universal per a MULTI - Control de dinàmica espatiotemporal de la dinàmica obre el camí per a la propera generació de fonts de llum ultra ràpida, aplicacions impactants prometedores en la fabricació de precisió, la microscòpia no lineal i la ciència actosegona.
Aquesta història forma part del diàleg Science X, on els investigadors poden informar de conclusions dels seus articles de recerca publicats. Visiteu aquesta pàgina per obtenir informació sobre el diàleg Science X i com participar -hi.
