Recentemente, il Russell Center for Advanced Lightwave Science of Hangzhou Institute of Optics and Fine Mechanics, l'Università delle Nazioni Unite delle Nazioni Unite e della tecnologia Hangzhou Institute for Advanced Studies, l'Istituto di Optics e Precision Mechanics di Academia cinese e LTD {0}, LTD {1} {1} La ricerca risulta nella rivista Optica internazionale "Optica", e per la prima volta ha raggiunto la trasmissione flessibile ad alta efficienza, ad alta fedeltà e ad alta modalità singola a livello di watt a livello vicino, centinaia di femtosecondi, 2.} 8 μm a banda a fascia medio a fibra di core a core catonico (PCF a core ovelo (PCF a core oveca). Questo risultato non fornisce solo una soluzione efficace alle carenze di impulsi ultrafast a medio infrarosso in trasmissione, ma pone anche le basi per l'espansione delle applicazioni laser a medio infrarosso
High-power mid-infrared ultrafast broadband light sources have important applications in advanced spectroscopy, material fine processing, medical surgery, and remote sensing. The limitations of laser transmission have hindered the further expansion of mid-infrared laser applications. In traditional transmission methods, the absorption of various gas molecules in the spatial optical path causes deformation of the output light spot and deterioration of pulse quality. Solid mid-infrared optical fiber has serious nonlinear accumulation, which causes serious distortion of the output time-frequency signal. To solve this problem, the research team used a self-made single-hole eight-ring structure Hollow-core PCF (length 5 m) to transmit mid-infrared ultrafast pulses. Thanks to the advantages of low transmission loss, low nonlinear effect accumulation and support for rapid vacuum extraction of Hollow-core PCF, the team not only solved the problems caused by traditional transmission methods, but also successfully achieved efficient transmission with an overall efficiency of >70%.
During the experiment, the experimenters used a self-built mid-infrared pulse fiber laser as the light source and a 5 m long Hollow-core PCF as the transmission medium. The two ends of the Hollow-core PCF were fixed in the air chamber so that the Hollow-core PCF could be evacuated using a vacuum pump. After the vacuum was drawn (the entire extraction process took less than 1 minute, and the gas pressure was drawn to ~10 mbar), the team successfully achieved an overall laser efficiency of > 70%, a Gaussian spot output that was close to the diffraction limit, and the entire system showed excellent stability. In addition, the spectral shape of the output in the frequency domain was basically consistent with the input. In the time domain, due to the small amount of waveguide dispersion of the hollow-core PCF (-2.04 fs2/mm @ 2.8 μm), the pulse width was widened from the input 117 fs to 404 fs. Subsequently, the experimenters added Ge and ZnSe positive dispersion materials to compensate for the negative dispersion introduced by the hollow-core PCF, coupling lens and air chamber window, and obtained an output with a pulse width of 98 fs (close to the transformation limit pulse width of 96 fs), with a peak power of 170 kW. In addition, the experimenters also used the autocorrelation trace to estimate that the output fundamental mode energy accounted for >95%.
Gli sperimentatori hanno anche confrontato lo schema di trasmissione con il percorso ottico spaziale della stessa lunghezza e la fibra in fluoruro a nucleo solido. I risultati mostrano che durante la trasmissione di impulsi ultraveloci in fibre di fluoruro a nucleo solido, l'effetto non lineare è troppo forte, risultando nella separazione nel dominio del tempo degli impulsi e un evidente spostamento verso il rosso spettrale, il che verifica i vantaggi unici delle fibre a cristallo fotonico a nucleo cavo nella trasmissione di impulsi ultraveloci ad alta potenza di picco nel medio infrarosso. L'esperimento ha raggiunto una tecnologia di trasmissione laser flessibile nel medio infrarosso ad alta efficienza, alta fedeltà e alta purezza in modalità singola, ponendo una buona base per l'applicazione di sorgenti di luce ultraveloci broadband nel medio infrarosso nella spettroscopia, nelle contromisure infrarosse e nel telerilevamento.
I risultati della ricerca pertinenti sono stati pubblicati sul Top Journal of Lasers and Optoelectronics, Optica, con il titolo "Consegna flessibile di banda larga, 100 fs a medio infrarossi impulsi nella banda di assorbimento d'acqua che utilizzano la fibra di cristalli e la tecnologia fotonica e la medicina e la tua università e la cassa Advanced Technology e Li Zeqing, uno studente di dottorato dell'Istituto di ottica e meccanica sottile di Shanghai, sono gli autori di co-primo e Huang Jiapeng, Jiang Xin e Pang Meng del Russell Center sono gli autori che rispondono a coordinamenti .}}
Figura 1. Impostazione sperimentale e risultati . (a) percorso ottico sperimentale . lente, lente Plano-Convex Caf2 rivestito; HWP, piastra a mezza onda; QWP, piastra di onde di un quarto; FM, specchio di piega; FTIR, spettrometro a infrarossi di trasformazione di Fourier; AC, autocorrelator. (b) SEM image of the fiber structure. (c) Loss spectrum measured using the truncation method, the shaded area represents the measurement uncertainty (orange, left axis), and the calculated dispersion curve (blue, right axis). (d) Output power through a 5-meter-long Hollow-core PCF . (e) Utilizzo di materiali Znse da 30 mm e 5 mm GE, è stata raggiunta un'output di impulsi con una larghezza di impulso limitata quasi a trasformazione di 98 fs .
Figura 2. Confronto di diverse modalità di trasmissione . (a) Spettro di assorbimento normalizzato del vapore d'acqua . (b) output laser diretto (grigio) e spettro di trasmissione nel petto di trasmissione nel petto di trasmissione nel petto di trasmissione nel petto di trasmissione in una pCF di trasmissione trasmessa in co-core in lievi (red). The right side shows the enlarged spectrum in the range of 2.7-2.8 μm. (c) Raman soliton generation in a solid-core fluoride fiber. The FTIR spectrum is on the left and the autocorrelation trace is on the right.
