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超快放大器实现更高的功率输出
2021-04-07 [73714]

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快三全天计划_快三在线全天计划网:物理和化学领域内的多种应用于驱动了对于超快放大器的市场需求。超快放大器可以以更高的反复频率和平均功率传送飞秒脉冲,从而提升信号的信噪比并增加数据采集时间。

要在不壮烈牺牲脉长、光束质量、操作者简便性和可靠性的前提下构建这些性能,对研究人员来说是一个极大的挑战。通过最近的设计改良,研究人员研制出了一套只需对掺入钛蓝宝石增益介质展开热电加热,就可使平均值输出功率高达15W的系统。在此之前,由于可实现某种程度输出功率的超快放大器必须低温加热,因此整个系统不但结构复杂,而且体积可观。

  功率拒绝  基于掺入钛蓝宝石的锁模激光振荡器的经常出现,为超快激光应用于带给了一场革命,它大大简化了取得飞秒脉冲的可玩性。典型的掺入钛蓝宝石振荡器的平均值输出功率高达2~4W。反复频率为50~100MHz时,根据脉冲宽度,脉冲能量最少为几十纳焦,峰值功率为500kW。

  许多应用于拒绝更高的脉冲能量和峰值功率,啁啾脉冲缩放可以解决问题这个问题。振荡器的输入脉冲预先通过脉冲自由选择装置被展宽,然后被另外一个掺入钛蓝宝石晶体缩放几个数量级,将脉冲宽度传输到初始脉冲宽度那样较宽。  针对固体物理和光化学领域的泵浦-探针研究,可用于缩放的飞秒脉冲泵浦一个或多个可回声的光学参量放大器(OPA)。还可以在光学和光谱学研究中,利用其分解太赫兹脉冲。

最近,具备载波正弦振幅(CEP)稳定性的缩放系统构建了近于紫外线(4~30nm)波长的阿秒脉冲。阿秒脉冲的波长十分较短,不足以用作研究原子和分子中电子的动态。  很多这类应用于不会包括一个或多个串联或并联的非线性切换级(参量切换或其他效应),但切换效率一般来说较为较低。减少放大器每个脉冲的输入能量,可以有效地同时驱动多个高能量非线性级。

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  热透镜效应  妨碍超快放大器系统输入更高功率的仅次于障碍是增益晶体中的热透镜效应。即使使用激光泵浦,多达75%的泵浦功率不会被转换成热量。端面泵浦掺入钛蓝宝石棒可以使泵浦功率沿径向产于,而仅次于泵浦功率强度坐落于增益介质的中心线上。

掺入钛蓝宝石晶体中的局域热量产于与泵浦光强度的产于完全一致,并且沿晶体表面向内构建加热温度的传导,最后造成径向热梯度垂直激光束方向(闻图1)。即使泵浦光的功率只有10W,光束腰只有50m,也可以产生多达50屈光度的热透镜。

如果使用40W以上的激光脉冲泵浦,热透镜效应将沦为设计时所面对的仅次于挑战。图1:利用圆形光束端面泵浦掺入钛蓝宝石激光棒可以产生径向热梯度,产生的效果和球面镜非常  可以使用几种方法加热掺入钛蓝宝石晶体,从而减少热透镜效应的强度。

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然而意外的是,这些方法的加热效果与其成本和复杂性成正比。被动传导冷却是最简单的方法,其次是水冷。

这两种方法在输出功率为3~4W时有效地。在更加高性能的放大器系统中,一般来说使用热电冷却器为掺入钛蓝宝石晶体降温,但直到最近,这一方法能限于的仅次于平均功率也只有7~8W。

  最后的方法是使用低温加热技术。在低温条件下,掺入钛蓝宝石的导热性减少了大约40倍,折射率对温度的依赖性上升了一个数量级。

这两种效应所带给的最后结果是将温度为330K的掺入钛蓝宝石和温度降到77K的掺入钛蓝宝石之间的热透镜效应减少大约400倍。到目前为止,输出功率为几瓦的放大器皆使用低温加热器,其缺点是成本较高、系统较简单。  15W的系统  利用多种技术做成一个15W的放大器,该放大器具备和3~4W级系统完全相同的简陋性和光束质量。

  研究人员使用复合型方案保证再造放大器的光束质量,该方案需要低温加热,从而减少了系统的成本和复杂性。在该方案中,Coherent公司的LegendDuoHP在同一盒体中先后摆放了正反馈放大器和单程缩放级,为两块掺入钛蓝宝石晶体获取热电加热。  这种方法和传统的多程缩放技术是有区别的。

在多程缩放系统中,输入脉冲通过晶体大约10到15次,每次通过的角度不会有严重的有所不同,但不会与泵浦光束部分重合。因此多程缩放系统不但光学结构复杂,而且输入光束质量也比种子光差。相比之下,再造放大器是一种高增益激光腔,种子激光脉冲在腔中多次来往的过程中被缩放,当超过增益饱和状态时就从腔中输入(闻图2)。放大器的输入光束特性其主要各不相同单腔的设计,与种子激光器牵涉到,因此可以产生几近极致的TEM00模,具备平稳的继续执行特性,限于于下游的非线性分解过程。

额外的单程功率放大器结构非常简单,同时可以维持再造放大器的输入光束质量。 达到当天最大量API KEY 超过次数限制:快三全天计划_快三在线全天计划网。

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