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2023 年 5 月 18 日

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高出力/エネルギーの超高速ファイバーレーザーは、材料加工、医療、高度な製造などの分野でブロードバンド用途に使用されます。 固体レーザーと比較して、ファイバーレーザーには、コンパクトなシステム、柔軟性、優れた放熱性、および高いビーム品質という利点があります。

しかし、ファイバー内部の重大な非線形効果のため、超高速ファイバーレーザー、特にオールファイバー構造のレーザーのシングルパルスエネルギーと平均パワーは依然として固体レーザーのそれに遅れをとっています。 近年、マミシェフ発振器は、高エネルギーの超高速パルスを生成する可能性があるため、多くの研究の注目を集めています。

最近、国立国防技術大学の研究グループは、コア/クラッド直径10/125μmの全偏波保持ファイバに基づくマミシェフ発振器を報告し、73fsの圧縮パルス幅で153nJの単一パルスエネルギーを実現したと発表した。 。 さらに、共振器パラメータを調整することにより、出力平均電力 3.4 W、圧縮パルス幅 100 fs で最大 5 次高調波モード同期動作が得られました。

最近、「All-PM Fiber Mamyshev Oscillator Delivers Hundred-Nanojoule and Multi-Watt Sub-100 fs Pulses」と題された彼らの研究が Ultrafast Science に掲載されました。

超高速ファイバーレーザーのパルスエネルギーと平均パワーは、カスケードスペクトル拡大とオフセットスペクトルフィルター効果を備えたマミシェフ発振器に基づいて、近年大幅に改善されました。 連続光と弱いパルスはマミシェフ発振器でブロックされます。 十分なスペクトル広がりにより、中心波長の異なる 2 つのフィルターを通過した後でも強いパルスがキャビティ内で生き残ることができ、大きなパルスエネルギーを持つ超高速レーザーが得られます。

ただし、以前の結果のほとんどは空間構造を採用し、信号のコリメーションと結合のために多数の自由空間要素を導入したため、システムが扱いにくく、干渉を受けやすくなっています。

「私たちの目標は、全ファイバー構造を備えた高出力/エネルギーの超高速ファイバーレーザーを実現することです」とA/教授は説明しました。 キャン・リー。 Ultrafast Science の論文では、コア/クラッド直径が 10/125 μm の全偏波保持ファイバーに基づくマミシェフ発振器が報告されました。

一般に 2 段階のゲインファイバー増幅で構成される従来のマミシェフ発振器と比較して、提案されたレーザーには増幅アームが 1 つしかありません。 受動ファイバーの一部を使用して、もう一方のアームの光スペクトルを拡大し、キャビティ内の非線形位相の蓄積を軽減し、その間にシステムをよりコンパクトにしました。

本研究グループは、ピコ秒/フェムト秒パルスのオールファイバー超高速レーザー発振器から得られるパルスエネルギーと平均出力の最高記録となる、単一パルスエネルギー153nJ、平均出力3.4Wの高性能超高速ファイバーレーザーをそれぞれ実現しました。間隔。

「より大きなコア径のファイバと、非線形位相累積に対する耐性が高い新しいパルス展開機構を採用することにより、より高出力/パルスエネルギーのオールファイバ超高速レーザが期待できます」とPu Zhou教授は述べています。

詳しくは： Tao Wang et al、All-PM Fiber Mamyshev Oscillator Delivers Hundred-Nanojoule and Multi-Watt Sub-100 fs Pulses、Ultrafast Science (2023)。 DOI: 10.34133/ultrafastscience.0016

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