Лазерный мир

Коммерческая головка с тонким диском. Диск окружен монолитными призмами, которые направляют луч накачки между отражениями. Кредит: TRUMPF GmbH + Co. KG

Исследователи из ETH Цюрихского института квантовой электроники продемонстрировали субпикосекундный лазерный генератор на тонком диске, обеспечивающий среднюю выходную мощность 350 Вт, что, по их словам, устанавливает новый эталон для этого типа лазера.

Сверхбыстрые лазеры лежат в основе постоянно расширяющегося спектра фундаментальных научных исследований и промышленных применений, от экспериментов по физике в сильных полях до лазерной микрообработки. Для дальнейшего развития таких приложений — например, путем увеличения производительности микрообработки, требуются частоты повторения в мегагерцы и средние выходные мощности в несколько сотен ватт.

В Optics Express исследователи ETH сообщили, что вместо того, чтобы использовать многоступенчатые усилительные системы для достижения таких более высоких средних мощностей, они вместо этого увеличили выходную мощность лазерного генератора. Они объяснили, что этот подход не только менее сложен, но также может привести к созданию надежных и потенциально экономически эффективных устройств.

Команда работала с лазерным генератором на тонком диске, где усиливающая среда — материал, в котором происходят квантовые процессы, приводящие к генерации, — имеет форму диска, как правило, толщиной около 100 мкм. Хотя эта геометрия обеспечивает относительно большую площадь поверхности, которая, в свою очередь, способствует охлаждению, тепловые эффекты ранее оставались основным узким местом для этой технологии. В результате рекордная выходная мощность, достижимая с помощью тонкодисковых лазерных генераторов, была ограничена 275 Вт с 2012 года.

Однако теперь исследователи ETH смогли преодолеть этот предел, объединив несколько достижений в технологии лазеров на тонких дисках, что позволило им выполнить несколько проходов пучка накачки через усиливающую среду, не вызывая вредных тепловых эффектов — уменьшая напряжение на соответствующих компонентах. В результате им удалось достичь средней выходной мощности 350 Вт, с импульсами длительностью 940 фс и мощностью 39 мкДж каждый с частотой повторения 8,88 МГц.

Такие значения представляют непосредственный интерес как для научных, так и для

промышленных применений, по мнению исследователей, которые в будущем намерены пойти на еще более развитый подход с намерением достичь выходной мощности, превышающей 500 Вт. С дополнительными улучшениями они считают, что даже уровень киловатта может быть достигнут.

Источник: https://www.lasersystemseurope.com/news/new-benchmark-set-ultrafast-thin-disk-laser-oscillator-technology