မုဒ်-သော့ခတ်ထားသော စာရွက်လေဆာ၊ ပါဝါမြင့်မားသော စွမ်းအင်အလွန်မြန်သော လေဆာ

မြင့်မားသောပါဝါ femtosecondလေဆာterahertz မျိုးဆက်၊ attosecond pulse generation နှင့် optical frequency comb ကဲ့သို့သော သိပ္ပံသုတေသနနှင့် စက်မှုနယ်ပယ်များတွင် အလွန်အသုံးဝင်သော တန်ဖိုးရှိပါသည်။Mod-locked လေဆာများသမားရိုးကျ block-gain media ကို အခြေခံ၍ ပါဝါမြင့်မားသော အပူမှန်ဘီလူးအကျိုးသက်ရောက်မှုဖြင့် ကန့်သတ်ထားပြီး လက်ရှိတွင် အများဆုံးထွက်ရှိနိုင်သော ပါဝါမှာ 20 W ခန့်ဖြစ်သည်။

ပါးလွှာသော စာရွက်လေဆာဖြင့် ရောင်ပြန်ဟပ်ရန် multi-pass pump တည်ဆောက်ပုံကို အသုံးပြုသည်။pump lightမြင့်မားသောထိရောက်မှုစုပ်ယူမှုအတွက် 100 မိုက်ခရိုအထူရှိသောစာရွက်အမြတ်အလတ်သို့။အလွန်ပါးလွှာသော အမြတ်အလတ်စားသည် backcooling နည်းပညာနှင့် ပေါင်းစပ်ထားသော အပူမှန်ဘီလူးအကျိုးသက်ရောက်မှုနှင့် လိုင်းမဟုတ်သောအကျိုးသက်ရောက်မှု၏လွှမ်းမိုးမှုကို လျော့ကျစေပြီး မြင့်မားသောစွမ်းအား femtosecond pulse output ကိုရရှိနိုင်ပါသည်။
Kerr မှန်ဘီလူးမုဒ်လော့ခ်ချခြင်းနည်းပညာနှင့် ပေါင်းစပ်ထားသော Wafer oscillator များသည် femtosecond အရ pulse width ဖြင့် pulse width ဖြင့် မြင့်မားသော ပျမ်းမျှပါဝါလေဆာ output ကိုရရှိရန် အဓိကနည်းလမ်းဖြစ်သည်။

သဖန်းသီး။1 (a) 72 optical structure diagram နှင့် (b) pump module ၏ ရုပ်ပိုင်းဆိုင်ရာ ပုံကြမ်း

တရုတ်သိပ္ပံအကယ်ဒမီမှ သုတေသီအဖွဲ့တစ်ဖွဲ့သည် Kerr မှန်ဘီလူးမုဒ်လော့ခ်ချထားသောစာရွက်လေဆာကို ကိုယ်တိုင်တီထွင်ထုတ်လုပ်ထားသော 72-way pump module ကိုအခြေခံ၍ ပျမ်းမျှစွမ်းအားအမြင့်ဆုံးနှင့် တစ်ခုတည်းသော Kerr မှန်ဘီလူးမုဒ်လော့ခ်ချထားသောစာရွက်လေဆာကို တီထွင်ဖန်တီးခဲ့သည်။ တရုတ်နိုင်ငံတွင် သွေးခုန်နှုန်း စွမ်းအင်၊
Kerr မှန်ဘီလူးမုဒ်လော့ခ်ချခြင်းနိယာမနှင့် ABCD matrix ၏ ထပ်ခါတလဲလဲတွက်ချက်မှုအပေါ် အခြေခံ၍ သုတေသနအဖွဲ့သည် ပါးလွှာသောအပြား Kerr မှန်ဘီလူးမုဒ်လော့ခ်ချခြင်းလေဆာ၏ ပါးလွှာသောပန်းကန်ပြား၏ မုဒ်လော့ခ်ချခြင်းသီအိုရီကို ပထမပိုင်းခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာကာ မုဒ်လော့ခ်ချခြင်းလုပ်ဆောင်မှုအတွင်း ပဲ့တင်သံအတွင်းမုဒ်ပြောင်းလဲမှုများကို တုပခဲ့သည်။ နှင့် စဉ်ဆက်မပြတ် လည်ပတ်ဆောင်ရွက်ပြီး မုဒ်လော့ခ်ချပြီးနောက် hard diaphragm ရှိ cavity mode အချင်းဝက်ကို 7% ထက်ပို၍ လျှော့ချမည်ဖြစ်ကြောင်း အတည်ပြုခဲ့သည်။

နောက်ပိုင်းတွင် ဒီဇိုင်းမူအရ၊ သုတေသနအဖွဲ့သည် အဖွဲ့မှ သီးခြားတီထွင်ထားသည့် 72-way pump module (FIG.1) ကိုအခြေခံ၍ Kerr မှန်ဘီလူးမုဒ်-သော့ခတ်ထားသော resonator (ပုံ. 2) ကို ဒီဇိုင်းရေးဆွဲတည်ဆောက်ခဲ့ပြီး၊ ပျမ်းမျှပါဝါ 11.78W၊ သွေးခုန်နှုန်း အကျယ် 245 fs နှင့် 72 W စုပ်ထုတ်ချိန် တွင် 0.14μJ နှင့် တစ်ခုတည်းသော သွေးခုန်နှုန်း စွမ်းအင်သည် 0.14μJ ဖြစ်သည်။output pulse ၏ အကျယ်နှင့် intracavity mode ၏ ကွဲလွဲမှုသည် simulation ရလဒ်များနှင့် ကောင်းမွန်သော သဘောတူညီချက်ဖြစ်သည်။

သဖန်းသီး။2 စမ်းသပ်မှုတွင်အသုံးပြုသည့် Kerr မှန်ဘီလူးမုဒ်-သော့ခတ်ထားသော Yb:YAG wafer လေဆာ၏ ပဲ့တင်ထပ်သောအပေါက်၏ ဇယားကွက်

လေဆာ၏ output power ကို မြှင့်တင်ရန်အတွက် သုတေသနအဖွဲ့သည် focusing mirror ၏ ကွေးကောက်သော အချင်းဝက်ကို တိုးမြှင့်ကာ Kerr အလယ်အလတ်အထူနှင့် ဒုတိယအစီအစဥ် ကွဲလွဲမှုကို ကောင်းစွာချိန်ညှိပေးသည်။ပန့်ပါဝါကို 94 W သို့သတ်မှတ်သောအခါ၊ ပျမ်းမျှအထွက်ပါဝါသည် 22.33 W သို့တိုးလာပြီး pulse width 394 fs နှင့် single pulse energy သည် 0.28 μJ ဖြစ်သည်။

အထွက်ပါဝါကို ပိုမိုတိုးမြှင့်စေရန်၊ သုတေသနအဖွဲ့သည် လေထုနှောင့်ယှက်မှုနှင့် လေပျံ့လွင့်မှုတို့ကို လျှော့ချရန် အလင်းဝင်ပေါက်နည်းပါးသော ပတ်၀န်းကျင်တွင် ပဲ့တင်သံကို လေဟာနယ်နိမ့်သောနေရာတွင် ထားရှိစဉ်တွင် focused concave mirror pair ၏ ကွေးညွှတ်အချင်းဝက်ကို တိုးမြှင့်မည်ဖြစ်သည်။