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 μm ในผลึกที่ไม่ใช่ออกไซด์ ระบบไฟเบอร์เลเซอร์ที่เจือด้วยทูเลียมสามารถผลิตพัลส์เฟมโตวินาทีได้นับร้อยที่มีความยาวคลื่นกลางใกล้ 2 μm กลุ่ม Limpert ในเมืองเยนา ประเทศเยอรมนี สังเคราะห์เอาต์พุตของแอมพลิฟายเออร์ไฟเบอร์ที่เจือด้วยทูเลียมสี่เครื่องในปี 2565 [1] และในที่สุดก็ได้รับพัลส์ 85 fs พร้อมพลังงานพัลส์ 1.65 mJ และความถี่ซ้ำ 100 kHz ซึ่งตัดผ่าน ข้อจำกัดของใยแก้วนำแสงเดี่ยวกับพลังงานพัลส์เดี่ยวและพลังงานเฉลี่ย อุปกรณ์แสดงในรูปที่ 1
รูปที่ 1 แผนผังของอุปกรณ์สังเคราะห์แบบต่อเนื่องที่มีเส้นใยเจือด้วยทูเลียมสี่เส้น
เพื่อลดความกว้างของพัลส์ให้สั้นลง กลุ่มของ Limpert จะใช้อุปกรณ์ดังกล่าวเป็นส่วนหน้าในปี 2566 และใช้ใยแก้วนำแสงแบบแกนกลวงสำหรับการบีบอัด โครงสร้างของอุปกรณ์บีบอัดแสดงในรูปที่ 2 รวมถึงห้องสุญญากาศสองห้องสำหรับอินพุตและเอาต์พุต ตามลำดับ และห้องไฟฟ้าแรงสูงสำหรับการขยายแบบไม่เชิงเส้น ซึ่งเต็มไปด้วยก๊าซอาร์กอน เพื่อลดการดูดซึมไอน้ำ จึงรักษาความดันอากาศในห้องสุญญากาศทั้งสองไว้<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%.
รูปที่ 2 แผนผังของอุปกรณ์บีบอัดไฟเบอร์แกนกลวง
ค่อยๆ เพิ่มแรงดันแก๊สภายในคาวิตี้ ผลลัพธ์เอาต์พุตที่สอดคล้องกันจะแสดงในรูปที่ 3 เมื่อแรงดันแก๊สต่ำกว่า 3 บาร์ กำลังเอาท์พุตจะอยู่ที่ประมาณ 139 W และคุณภาพของลำแสงจะยังคงดี (รูปที่ 3a) เมื่อความดันอากาศสูงกว่า 3 บาร์ กำลังเอาท์พุตจะเริ่มลดลง และคุณภาพของลำแสงจะลดลงอย่างมาก และจุดนั้นเบี่ยงเบนไปจากลำแสงเกาส์เซียนที่ 4.25 บาร์ ดังแสดงในรูปที่ 3b รูปที่ 3c วิเคราะห์ความกว้างสเปกตรัมของเอาท์พุตภายใต้ความกดดันอากาศที่แตกต่างกัน หลังจากที่ความดันอากาศเกิน 3 บาร์ สเปกตรัมจะไม่ขยายอย่างมีนัยสำคัญอีกต่อไปตามการเพิ่มขึ้นของความดันอากาศ และพัลส์ขีดจำกัดการแปลงที่สอดคล้องกันโดยพื้นฐานแล้วยังคงไม่เปลี่ยนแปลง ผู้เขียนได้พิจารณาปัจจัยข้างต้นแล้วจึงเลือกความกดอากาศ 3 บาร์สำหรับการทดลองครั้งต่อไป
รูปที่ 3 ผลลัพธ์ของแรงดันอากาศที่แตกต่างกันในเส้นใยแกนกลวง
เส้นโค้งสเปกตรัมและความสัมพันธ์อัตโนมัติที่วัดที่ความดันอากาศ 3 บาร์จะแสดงในรูปที่ 4 โดยสเปกตรัมครอบคลุม 1.2 μm-2.4 μm หลังจากใช้กระจกเงาคู่หนึ่งเพื่อชดเชยการกระจายตัว ความกว้างของพัลส์จะลดลงเหลือ 10.2 fs กำลังเฉลี่ยคือ 132 W และพลังงานสูงสุดหลักของพัลส์คิดเป็น 66 เปอร์เซ็นต์ของ พลังงานไฟฟ้าสูงสุดสูงถึง 80 GW รูปที่ 5 แสดงผลการทดสอบความเสถียร และเสียงความเข้มสัมพัทธ์ของเอาต์พุตส่วนหน้าคือ 0.75 เปอร์เซ็นต์ ที่มีความเข้มข้นในช่วงความถี่ 20 Hz ถึง 50 kHz หลังจากการบีบอัดพัลส์แบบไม่เชิงเส้น การมีส่วนร่วมของสัญญาณรบกวนหลักจะอยู่ในช่วงความถี่ต่ำที่ต่ำถึง 2 kHz ซึ่งมาจากการสั่นสะเทือนทางกลของเครื่องทำความเย็นด้วยน้ำและปั๊มสุญญากาศ ซึ่งพิสูจน์ได้ว่าไม่มีเสียงรบกวนเพิ่มเติมในระหว่างกระบวนการบีบอัด ทำให้มั่นใจได้ว่า ความเสถียรของแหล่งกำเนิดแสง
รูปที่ 4 การวัดสเปกตรัมและความสัมพันธ์อัตโนมัติที่ความดันอากาศ 3 บาร์
รูปที่ 5 การทดสอบเสถียรภาพระยะสั้น
ในบทความนี้ จะได้พัลส์เฟมโตวินาทีพลังงานสูงที่มีความยาวคลื่นตรงกลาง 1.9 μm ความกว้าง 10.2 fs ความกว้างพัลส์น้อยกว่าสองรอบ พลังงานพัลส์ 1.3 mJ และกำลังสูงสุด 80 GW โดย โดยใช้การบีบอัดไฟเบอร์แกนกลวง กำลังเฉลี่ยของแหล่งกำเนิดแสงนี้คือ 132 วัตต์ ซึ่งเป็นระดับพลังงานสูงสุดของพัลส์รอบน้อยที่ทำงานในบริเวณอินฟราเรดความยาวคลื่นสั้น และการขับเคลื่อนด้วยพลังงานสูงและกำลังสูงนี้ แหล่งกำเนิดแสงจะแรงอย่างแน่นอน แหล่งกำเนิดแสงไดรฟ์พลังงานสูงและพลังงานสูงนี้จะส่งเสริมการพัฒนาเทคโนโลยีเลเซอร์ในย่านความถี่อินฟราเรดระดับกลางอย่างจริงจัง
