Recently, the Russell Center for Advanced Lightwave Science of Hangzhou Institute of Optics and Fine Mechanics, the United Nations University of Science and Technology Hangzhou Institute for Advanced Studies, the Shanghai Institute of Optics and Precision Mechanics of the Chinese Academy of Sciences, and Ifibo (Ningbo) Optoelectronics Technology Co., Ltd. published their latest research results In het internationale topoptische tijdschrift "Optica", en voor het eerst de zeer efficiënte, high-fidelity en hoge single-mode zuiverheidsflexibele transmissie van bijna-watt-niveau, honderden femtoseconden, 2 . 8 μm band midden-infrarood pulsen in hollow-core fotonische file-fiool (holle pcf). Dit resultaat biedt niet alleen een effectieve oplossing voor de tekortkomingen van mid-infrarood ultrasnelle pulsen in transmissie, maar legt ook de basis voor de uitbreiding van mid-infrarood lasertoepassingen
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%.
De experimentatoren vergeleken ook het transmissieschema met het ruimtelijke optische pad van dezelfde lengte en de massief-core fluoride-vezel . De resultaten laten zien dat tijdens de transmissie van ultrasnelle pulsen in vaste kernfluoride-vezels, het niet-lineaire effect is het niet-lineair effect van de unieke Crystal-vezels bij de overdracht van hoog-piek vermogen midden-infrarood ultrasnelle pulsen . Het experiment bereikte een zeer efficiënte, high-fidelity en high-single-mode zuiverheid Mid-infrarood laser flexibele transmissietechnologie, een goede basis voor de toepassing van breedband middeninfrarood ultrafaste ultredelaste sources in spectroscopie, infraroodcounterfreasen en redding detectie .
De relevante onderzoeksresultaten werden gepubliceerd in het Top Journal of Lasers and Optoelectronics, Optica, met de titel "Flexibele levering van breedband, 100 FS midden-infraroodpulsen in de water-absorptieband met water-absorptieband met behulp Advanced Technology, en Li Zeqing, een doctoraatsstudent van Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, zijn de co-first auteurs, en Huang Jipeng, Jiang Xin en Pang Meng van het Russell Center zijn de co-correspondende auteurs .
Afbeelding 1. Experimentele instelling en resultaten . (a) Experimenteel optisch pad . lens, gecoate caf2 plano-convex lens; HWP, half golfplaat; QWP, kwartgolfplaat; FM, Bend Mirror; FTIR, Fourier Transform Infrared Spectrometer; AC, AutoCorrelator . (B) SEM-afbeelding van de vezelstructuur . (C) Verliesspectrum gemeten met behulp van de afknalingsmethode, het gearceerde gebied vertegenwoordigt de meetonzekerheid (oranje, linksas) en de berekende dispersiecurve (blauw, blauw, blauw, blauwe axis).}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}} (d) uitgangskracht door een}} (d) Hollow-core PCF . (e) Met behulp van 30 mm Znse en 5 mm GE-materialen, een pulsuitgang met een bijna-transformatie-beperkte pulsbreedte van 98 FS werd bereikt .
Afbeelding 2. Vergelijking van verschillende transmissiemodi . (a) Genormaliseerd absorptiespectrum van waterdamp . (b) Direct laseruitgang (grijs) en transmissie spectrum in vacu-vacu-vacuum (purple), transmissiespecTrum van Hollow-Core PCF In Air (Green), en transmissie Spectrum van Hollow-Core PCF in vacu-vacu. (rood) . De rechterkant toont het vergrote spectrum in het bereik van 2.7-2.8 μm . (c) Raman Soliton-generatie in een solid-core fluoride vezel . Het FTIR-spectrum is aan de linkerkant en de autocorrelatie-trace is op het juiste {}}}}
