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18 de maio de 2023

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por Ultrafast Science

Os lasers de fibra ultrarrápidos de alta potência/energia têm aplicações de banda larga em processamento de materiais, medicina, manufatura avançada e outros campos. Em comparação com os lasers de estado sólido, os lasers de fibra têm as vantagens de sistemas compactos, flexibilidade, boa dissipação de calor e alta qualidade do feixe.

No entanto, devido ao sério efeito não linear dentro da fibra, a energia de pulso único e a potência média dos lasers de fibra ultrarrápidos, especialmente aqueles com estruturas totalmente de fibra, ainda ficam atrás dos lasers de estado sólido. Nos últimos anos, o oscilador Mamyshev atraiu muita atenção da pesquisa graças ao seu potencial na produção de pulsos ultrarrápidos de alta energia.

Recentemente, um grupo de pesquisa da Universidade Nacional de Tecnologia de Defesa relatou um oscilador Mamyshev baseado em fibra de manutenção de polarização com diâmetro de núcleo/revestimento de 10/125 μm e realizou uma energia de pulso único de 153 nJ com uma largura de pulso comprimida de 73 fs . Além disso, por meio do ajuste dos parâmetros da cavidade, foi obtida uma operação de travamento do modo harmônico máximo de 5ª ordem com uma potência média de saída de 3,4 W e uma largura de pulso comprimido de 100 fs.

Recentemente, seu trabalho intitulado "All-PM Fiber Mamyshev Oscillator Delivers Hundred-Nanojoule and Multi-Watt Sub-100 fs Pulses" foi publicado na Ultrafast Science.

A energia de pulso e a potência média dos lasers de fibra ultrarrápidos melhoraram muito nos últimos anos com base no oscilador Mamyshev com alargamento espectral em cascata e efeito de filtragem espectral de deslocamento. A luz contínua e os pulsos fracos serão bloqueados no oscilador Mamyshev. Devido ao alargamento espectral suficiente, o pulso forte pode sobreviver na cavidade após dois filtros com diferentes comprimentos de onda centrais, e o laser ultrarrápido com grande energia de pulso pode ser obtido.

No entanto, a maioria dos resultados anteriores adotou estruturas espaciais e introduziu um grande número de elementos de espaço livre para colimação e acoplamento de sinal, o que torna o sistema pesado e suscetível a interferências.

"Nosso objetivo é realizar lasers de fibra ultrarrápidos de alta potência/energia com estrutura totalmente em fibra", explicou A/Prof. Pode Li. No artigo da Ultrafast Science, um oscilador Mamyshev baseado em fibra de manutenção de polarização com diâmetro de núcleo/revestimento de 10/125 μm foi relatado.

Em comparação com os osciladores Mamyshev convencionais, que geralmente consistem em dois estágios de amplificação de fibra de ganho, existe apenas um único braço de amplificação no laser proposto. Um pedaço de fibra passiva foi usado para ampliar o espectro óptico no outro braço, aliviando o acúmulo de fase não linear dentro da cavidade e tornando o sistema mais compacto nesse ínterim.

Este grupo de pesquisa realizou, respectivamente, os lasers de fibra ultrarrápida de alto desempenho com energia de pulso único de 153 nJ e potência média de 3,4 W, que representam os registros mais altos em energia de pulso e potência média obtidos de um oscilador de laser ultrarrápido totalmente em fibra com pulso de picosegundo/femtosegundo duração.

"Ao adotar a fibra com diâmetro de núcleo maior e novo mecanismo de evolução de pulso que tem uma tolerância maior de acúmulo de fase não linear, lasers ultrarrápidos totalmente em fibra com maior potência/energia de pulso são esperados", disse o professor Pu Zhou.

Mais Informações: Tao Wang et al, Oscilador Mamyshev de fibra All-PM fornece pulsos de cem nanojoules e multiwatts abaixo de 100 fs, Ultrafast Science (2023). DOI: 10.34133/ultrafastscience.0016