Feidhmíonn léasair Femtosecond mar "scalpaí optúla" atá thar a bheith beacht agus tá ról nach féidir a athsholáthar i meaisínithe beachtas, máinliacht leighis, braite speictreach, agus taighde eolaíoch. Go háirithe sa bhanna tonnfhad 2 μm, clúdaíonn na léasair seo leibhéil fuinnimh chreathadh mhóilíneach iolracha agus forluí le buaic ionsú comhdhúile aimín éagsúla agus fíocháin bhitheolaíocha. Dá bhrí sin, tá a n-éilimh feidhmchlár thar a bheith práinneach i réimsí mar phróiseáil ábhar neamh-mhiotalacha agus innealtóireacht bhithleighis.
Mar sin féin, tá sé thar a bheith deacair léasair síl femtosecond lag a mhéadú go dtí ardchumhacht. Is é an príomhdhúshlán ná na hidirghníomhaíochtaí dian neamhlíneacha idir déine optúil an-ard an femtosecond pulse agus an meán aimplithe le linn aimplithe. Ina theannta sin, is féidir le héifeachtaí teirmeacha tromchúiseacha ag rátaí arda athrá cáilíocht an léasa a dhíghrádú, saobhadh bíge a chur faoi deara, agus fiú damáiste a dhéanamh do chomhpháirteanna optúla. Úsáideann réitigh atá ann faoi láthair go príomha teicneolaíocht aimplithe cuisle chirped (CPA), a bhaineann leis an gcuis a leathnú go sealadach (buaicchumhacht a laghdú), an fuinneamh léasair a mhéadú go leibhéal áirithe, agus ansin é a chomhbhrú ar ais. Mar sin féin, tá an córas seo casta, costasach, agus toirtiúil. Dá bhrí sin, tá an cumas chun deireadh a chur leis na céimeanna leathnaithe agus comhbhrú agus "aimpliú díreach" de 2 μm bíoga femtosecond a bhaint amach agus struchtúr simplí, dlúth agus cumas láidir láimhseála cumhachta tar éis éirí ina láthair taighde i réimse na teicneolaíochta aimpliúcháin.
Amplifier Léasair Femtosecond Bunaithe ar SCF "Scoite".
Recently, researchers including Wang Jianlei and Zhao Yongguang from the State Key Laboratory of Crystal Materials at Shandong University proposed an innovative B-integral (nonlinear phase shift) management strategy. By employing a discrete single-crystal fiber (SCF) configuration in the power amplification stage, they successfully achieved direct amplification of 2 μm femtosecond pulses at high repetition rates. The system achieved femtosecond laser output with an average power exceeding 56 W at a 75.45 MHz repetition rate, demonstrating exceptionally high optical-to-optical extraction efficiency (>55%. Léiríonn an staidéar go laghdaíonn leagan amach scoite SCF go suntasach an t-athrú céime neamhlíneach carnach, ag seachaint go héifeachtach éifeachtaí neamhlíneacha díobhálacha agus ag cinntiú éabhlóid cobhsaí speictreach agus ama le linn aimplithe. Leis an gcur chuige simplí, dlúth agus éifeachtach seo is féidir aimpliú a dhéanamh ar 2 μm de bhioga ultraghearr ag rátaí athrá MHz go kHz, ag oscailt bealaí nua chun meánchumhacht ard/buaic-chumhacht a bhaint amach agus ag taispeáint acmhainneacht ollmhór d’fheidhmchláir fhótóinic neamhlíneacha nua-aimseartha.
Cuimsíonn struchtúr an chórais aimplithe Ho:YAG SCF seo, mar a léirítear i bhFíor 1, foinse síl léasair, céim réamhaimplitheoir, agus céim aimplitheoir (ar a bhfuil trí shraith-dópáilte 0.5% Ho:YAG SCFanna nasctha). Seachadann an fhoinse síolta léasair meánchumhacht 0.45 W ag 2091 nm, le leithead cuisle ama de 360 fs agus ráta athrá de 75.45 MHz. Tar éis dul tríd an gcéim réamhaimplitheoir agus an chéim aimplitheoir cumhachta SCF tandem, méadaíonn an meánchumhacht go 56.3 W, agus leathnaíonn an chuisle ama go 778 fs. Léirítear i bhFíor 2 saintréithe speictreach agus éabhlóid ama na cuisle aschuir deiridh ón gcóras aimplithe iomlán.
Fíor 1 Scéimreach de chóras aimplithe SCF Ho:YAG
Fíor 2 Éabhlóid speictreach agus ama ar chóras aimplithe SCF Ho:YAG
I ngnáth-theicnící aimpliúcháin, bíonn saobhadh bíge agus díghrádú léasa ag aimpliú díreach ar bhioga femtosecond mar gheall ar éifeachtaí féinfhócasaithe a spreagann aistrithe céime neamhlíneacha láidre. Leis an teorannú seo, ní bhíonn aimplitheoirí mórchóir/snáithíní ag feidhmiú ach laistigh den raon bíog picosecond. Éilíonn sé seo córais aimplithe bíge chirped (CPA) atá bunaithe ar shíneadh bíge agus comhbhrú. Cé gur féidir le córais optúla paraiméadracha aimplithe bíge chirped (OPCPA) fuinneamh buille milliwatt a bhaint amach ag rátaí athrá kHz, cuireann éifeachtaí teirmeacha teorainn le feabhsuithe sa mheánchumhacht agus éifeachtúlacht. Cé go bhfuil buntáistí ar leith ag baint le córais CPA atá bunaithe ar shnáithíní ó thaobh meánchumhacht ard agus ardcháilíocht léasa, tá srian ar a bhfuinneamh aschuir/buaicchumhacht ag éifeachtaí neamhlíneacha agus damáiste optúil. Dá bhrí sin, bíonn deacrachtaí ag teicneolaíochtaí atá ann cheana féin na trí phríomhmhéadracht feidhmíochta a bharrfheabhsú ag an am céanna: cumhacht, ráta athrá, agus leithead cuisle. Molann an staidéar seo go nuálaíoch cumraíocht scoite sraith Ho:YAG SCF. Trí chur isteach go teascach ar chonair charntha leanúnach an aistrithe céime neamhlíneach, laghdaítear B-bunchuid iomlán an chórais aimpliúcháin. Leis an gcur chuige seo déantar fad SCF a chothromú le fad féin-dírithe, rud a mhaolaíonn rioscaí a dhíríonn féin-. Trí struchtúr snáithíní criostail aonair scoite a úsáid, sáraíonn an obair seo na dúshláin atá ann le fada an lá a bhaineann le héifeacht neamhlíneach a chosc agus le feabhsú éifeachtúlachta in aimpliú léasair femtosecond 2 μm. Baineann sé dul chun cinn suntasach amach i bhfeidhmíocht léasair trí scéim aimpliúcháin atá an-éifeachtach agus simplithe ó thaobh struchtúir de.
Léiríonn an obair seo teicníocht aimpliúcháin dhíreach le haghaidh léasair 2 µm femtosecond, ag soláthar conair theicniúil nua chun léasair ultrafast 2 μm atá dlúth, éifeachtach agus ardfheidhmíochta a fhorbairt. Déanfaidh iarrachtaí amach anseo teicnící roghnúcháin bíge agus comhbhrú postála a chomhtháthú chun fuinneamh bíge singil níos airde agus leithid bíge níos giorra a shaothrú.
