Estabilidade de longo prazo do amplificador de pulso chirped Ho:YLF a uma taxa de repetição de 1 kHz. A energia de pulso média Emean =52,5 mJ foi medida ao longo de um período de 120 minutos. O desvio padrão tem um valor de σrms =0,23%, as flutuações de energia de pulso a pulso são ΔEp a p =2,1%. Inserção à esquerda:Perfil do feixe (distribuição de intensidade de campo distante). Inserção direita:traço de autocorrelação dos pulsos recomprimidos de 52,5 mJ, medido e simulado. Crédito:MBI
Fontes de laser ultrarrápido com escalabilidade de energia no infravermelho de onda média (MWIR) são um elemento-chave para pesquisas básicas e aplicações em processamento de materiais e medicina. Amplificadores ópticos baseados em amplificação de pulso chirped (CPA) são usados para gerar pulsos de alta intensidade, uma técnica ganhadora do Prêmio Nobel de Física em 2018. No esquema CPA, um pulso de semente alongado temporalmente fraco é amplificado para alta energia em um amplificador de laser e, finalmente, comprimido novamente, resultando em um pulso ultracurto de intensidade muito alta. Aplicando esse conceito, um novo sistema foi desenvolvido na MBI fornecendo pulsos de poucos ps em comprimento de onda de 2 μm com potência de pico além de 10 GW (10 bilhões de watts) a uma taxa de repetição de 1 kHz. Os pulsos emitidos são caracterizados por excelente estabilidade e qualidade de feixe brilhante. Os resultados são relatados na última edição da Cartas de Óptica .
Os amplificadores principais do sistema CPA de 2 μm são baseados em cristais Ho:YLF e consistem em um amplificador regenerativo altamente estável e dois amplificadores de reforço. Todos eles são operados à temperatura ambiente e bombeados por Tm de onda contínua:lasers de fibra com uma potência total de 270 W. Partindo de uma fonte supercontínua de 2 μm, os pulsos de sementes são esticados e pré-amplificados e posteriormente alimentados no Ho:Cadeia de amplificadores YLF. A energia de pulso recomprimida do Ho:YLF CPA atinge 52,5 mJ e revela uma excelente estabilidade pulso a pulso de <0,23% rms. A estabilidade do pulso de longo prazo junto com a qualidade do feixe, medido para ser melhor do que um M2 de 1,2, é apresentado na Fig. 1. O espectro emitido centrado em 2050 nm com uma largura de banda de 3,5 nm (FWHM) suporta uma duração de pulso limitada por transformada de Fourier de ~ 1,7 ps. Após a amplificação, os pulsos são comprimidos novamente em um arranjo de grade do tipo Treacy com uma eficiência> 93%. O traço de autocorrelação registrado exibe um FWHM de 4,1 ps. Isso corresponde a uma duração do pulso principal de 2,4 ps (FWHM) com um conteúdo de energia estimado de 85%, traduzindo-se em potência de pico de 17 GW. O último e a energia de pulso de> 50 mJ representam os valores mais altos já alcançados para pulsos de poucos ps com comprimento de onda de 2 μm até o momento.
Esta fonte está sendo aplicada atualmente como bomba em um sistema para a geração de pulsos de poucos ciclos em torno de 5 μm com energias de multi-milijoule. Aplicações em óptica não linear, espectroscopia e processamento de materiais estão em andamento.
