Das Shanghai Institute of Optics And Machinery macht Fortschritte bei der Präzisionssynchronisation von Ultrakurzpulslasern mithilfe von Antiresonanz-Hohlkernfasern

Kürzlich haben das State Key Laboratory of Strong Field Laser Physics, Shanghai Institute of Optics and Precision Machinery, Chinese Academy of Sciences, Russell Center for Advanced Lightwave Science, Hangzhou Institute of Optics and Precision Machinery, Efibe (Ningbo) Optoelectronics Technology Co., Ltd . und die Technische Universität Wuhan haben Fortschritte bei der präzisen Synchronisierung von Ultrakurzpulslasern mithilfe von Antiresonanz-Hohlkernfasern erzielt. Das Forschungsteam berichtete erstmals über die aktive Synchronisationstechnologie eines Ultrakurzpulslasers auf Basis einer antiresonanten Hohlkernfaser, die eine rauscharme und hocheffiziente Übertragung sowie eine präzise Zeitsteuerung eines Breitband-Ultrakurzpulslasers mit einer Synchronisationsgenauigkeit von 2,23 fs (RMS) erreicht . Die Forschungsergebnisse wurden vorgestellt, als „Hochstabile, flexible Lieferung ultraschneller Impulse im Mikrojoule-Bereich in vakuumisierten Antiresonanz-Hohlkernfasern für aktive Synchronisation“ in Optics Letters veröffentlicht wurde.
Die auf Ultrakurzpulslasern basierende hochpräzise Synchronisationssteuerungstechnologie wird häufig in verschiedenen Gaspedalen und intensiven Lasergeräten eingesetzt, was die Zeitsteuerungsgenauigkeit großer wissenschaftlicher Geräte erheblich verbessert hat. Der Schlüssel zur hochpräzisen Zeitsynchronisation liegt in der Sicherstellung einer stabilen Übertragung von Ultrakurzpulslasern über große Entfernungen. Mit der herkömmlichen Quarzfaser ist es schwierig, eine Hochleistungsübertragung von Ultrakurzpulslasern mit Einzelpulsenergie über Mikrojoule zu erreichen. Dies ist auf die hohe Spitzenleistung von Ultrakurzpulslasern im Mikrojoule-Bereich zurückzuführen, die in der Faser mit Quarzglaskern schnell übermäßige Nichtlinearitäten ansammeln kann, was zu einer Verzerrung des Pulses sowohl im Zeit- als auch im Frequenzbereich führt.
Um dieses Problem anzugehen, nutzte das Forschungsteam eine antiresonante Hohlkernfaser, um eine stabile und effiziente Übertragung ultrakurzer Laserimpulse mit einer Einzelimpulsenergie in der Größenordnung von Mikrojoule und einer Impulsbreite von weniger als 200 fs zu erreichen, und setzte sie erfolgreich ein es für hochpräzise Laserpuls-Synchronisationsstudien. Bei der Übertragung der ultrakurzen Laserpulse in der evakuierten antiresonanten Hohlkernfaser bleiben deren Spektren und Pulsbreiten aufgrund der wirksamen Unterdrückung nichtlinearer Gaseffekte weitgehend unverändert und die Laserpulse am Ausgang der Faser sind mit diesen vergleichbar am Eingang in Bezug auf durchschnittliche Leistung und spektrale Stabilität. Dank der Wellenleitereigenschaften wird die Stabilität der Ausgangslaserausrichtung von 6 μrad auf 1 μrad verbessert, und der Jitter des Laserimpulses kann innerhalb von 90 Minuten nach der Übertragung durch eine 10 m lange Hohlkernfaser auf 2,23 fs (RMS) gesteuert werden. Diese Studie überprüft die Machbarkeit einer ultraschnellen optisch-optischen Synchronisation auf der Grundlage einer antiresonanten Hohlkernfaser und zeigt das Potenzial der antiresonanten Hohlkernfaser für die Zeitsynchronisationssteuerung großer Laser- und Gaspedalgeräte auf.
Die entsprechende Arbeit wurde von der National Natural Science Foundation of China, dem National Postdoctoral Innovation Talent Support Program, der Chinese Postdoctoral Science Foundation, dem Young Team Program in Basic Research der Chinese Academy of Sciences, dem Basic Research Program of Shanghai Science und unterstützt Aktionsplan für Technologieinnovation und das Programm zum Bau und Betrieb des Zhangjiang-Labors.