Da usinagem de precisão à microscopia avançada, a demanda por maior - potência, os lasers ultra -rápidos continuam a crescer. Tradicionalmente, os pesquisadores confiam em fibras de modo - {2} para construir esses lasers, mas enfrentam um limite físico fundamental na produção de energia. Para romper esse gargalo, nos voltamos para as fibras multimodo, que podem transportar muitos modos de luz - essencialmente formas diferentes de luz - de uma só vez, uma técnica conhecida como modo espaço -temporal - Locing (stml).
No entanto, conseguir esses modos diferentes para trabalhar juntos em harmonia tem sido um desafio significativo. Em nossa última pesquisa, publicada emCartas ópticas, Desenvolvemos uma nova técnica que nos permite controlar com precisão e independência cada um desses modos transversais, levando a um impulso dramático na potência e versatilidade do laser.
O principal problema que enfrentamos é conhecido como dispersão intermodal. Em uma fibra multimodo, diferentes modos de luz viajam em velocidades ligeiramente diferentes. Essa incompatibilidade de velocidade faz com que os pulsos de laser se espalhem e se separem no tempo e no espaço, impedindo a formação de pulsos de potência estáveis e altos -. As técnicas anteriores do STML normalmente usavam um método chamado filtragem espacial para compensar essa dispersão, mas essa abordagem limita o número de modos que podem ser bloqueados, limitando assim o potencial de aprimoramento de potência.
Para resolver isso, propusemos uma técnica de controle de divisão de modos transversais. Nossa abordagem é direta: usamos um dispositivo chamado multiplexador/desmultiplexador de modo (MUX/Demux) para separar o feixe misto dentro da fibra multimodo em canais individuais, um para cada modo. Uma vez separado, podemos gerenciar a dispersão (ou seja, o atraso da viagem) para cada modo de forma independente, adicionando comprimentos precisos da fibra de compensação a cada canal.
Depois de otimizar cada modo, recombinamos -os com um multiplexador em um feixe único, poderoso e coerente. Teoricamente, esse método nos permite bloquear qualquer número de modos, maximizando o potencial de energia da fibra.
Implementamos nossa técnica em uma figura - oito, yb - dopada, all - fibra, espaço -temporal, modo - laser bloqueado. Os resultados experimentais foram altamente encorajadores. Ao travar quatro modos transversais (LP01, LP11, LP21 e LP02) simultaneamente, alcançamos pulsos dissipativos de soliton com 15 NJ de energia a uma taxa de repetição de 14,49 MHz.
Fundamentalmente, demonstramos que as escalas de potência de saída com o número de modos participantes. Quando quatro modos foram bloqueados simultaneamente, a eficiência da inclinação do laser - uma medida de quão eficiente ele converte a potência da bomba em energia de saída - atingiu 7,9%, o que é mais que o dobro da eficiência de 3,79% do modo -}}.
Além disso, nossa técnica oferece recursos sem precedentes de feixe -. Ao selecionar dinamicamente a combinação de modos envolvidos no modo -, geramos com sucesso um feixe quase - - com um perfil de intensidade uniforme. Esse feixe especializado alcançou uma potência média de saída de 150 MW e uma energia de pulso único de 10,4 NJ com uma potência da bomba de 3 W. Nosso laser também demonstrou excelente estabilidade de termo longa longa -, com o centro de frequência mínimo -} após 12 horas de operação contínua.
Em conclusão, desenvolvemos e validamos experimentalmente uma nova técnica de controle que supera a energia principal - gargalo de escalabilidade em lasers de fibra STML. Ao controlar independentemente a dispersão de cada modo transversal, nosso esquema fornece um caminho viável para sincronizar qualquer número de modos e maximizar a extração de energia.
Acreditamos que essa estrutura universal para o Multi -} modo SpatioMporal Dynamics Control abre caminho para a próxima geração de fontes de luz ultra -rápidas, prometendo aplicações impactantes em fabricação de precisão, microscopia não -linear e ciência da atossegundo.
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