史上最強超短激光脈沖振蕩器問世

  ICCSZ訊 據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)13日報道，瑞士科學(xué)家于近日展示了一款亞皮秒薄盤激光振蕩器，平均輸出功率達到創(chuàng)紀錄的350瓦，成為超短激光脈沖振蕩器的新“標(biāo)桿”，也為實現(xiàn)更強大的激光器奠定了基礎(chǔ)。

圖中展示的是一個商業(yè)薄盤磁頭。圓盤被單片棱鏡包圍，單片棱鏡借助反射傳遞泵浦光束。

圖片來源：物理學(xué)家組織網(wǎng)

  超高速激光光源可在基礎(chǔ)科學(xué)研究和工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域“大顯身手”，但為了進一步挑戰(zhàn)并突破極限，需要幾兆赫重復(fù)頻率和幾百瓦平均輸出功率。目前實現(xiàn)這種高功率激光脈沖的一種方法是，按比例增加激光振蕩器的輸出功率來直接生成它們，而不是仰仗多級放大器系統(tǒng)，因為借助后者實現(xiàn)極為復(fù)雜。

  蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院（ETH）量子電子研究所的烏蘇拉·凱勒小組稱，他們已經(jīng)將按比例增加功率這一方法提升到一個新水平。他們演示了一種新的薄盤激光振蕩器，兼具振蕩器的簡單性、高重復(fù)率以及創(chuàng)此類激光器紀錄的高平均輸出功率。

  薄盤激光振蕩器的增益介質(zhì)（激射發(fā)生材料）是一塊厚約100微米的圓盤。這種幾何形狀提供了較大的表面積，有助于冷卻，但熱效應(yīng)仍是這種激光器功率提升的“攔路虎”，自2012年以來，其最大輸出功率為275瓦。

  在最新研究中，結(jié)合薄盤激光技術(shù)領(lǐng)域迄今取得的多項進步，高級研究科學(xué)家克里斯托弗·菲利普及其同事讓薄盤激光振蕩器的平均輸出功率達到350瓦，脈沖長度僅0.94皮秒，攜帶的能量為39微焦，并以8.88兆赫茲的頻率重復(fù)運行，可立即應(yīng)用于科學(xué)和工業(yè)領(lǐng)域。

  研究人員解釋稱，研究的關(guān)鍵是他們找到了一種方法，使泵浦光束能多次增益介質(zhì)，同時又不造成有害的熱效應(yīng)，從而減小了相關(guān)部件承受的壓力。

  他們認為，新方法稍作修改，輸出功率超過500瓦指日可待。而且，隨著技術(shù)的進一步改進，輸出功率未來有望達千瓦級。