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 the La revista óptica internacional "Optica", y por primera vez logró la transmisión flexible de alta eficiencia, alta fidelidad y alta pureza de una sola pureza de nivel de nivel cercano a nivel de vatio, cientos de femtoseconds, 2 .} 8 μm de pulsos de banda media en la banda infrarroja en la fibra de cristal fotónica de núcleo a huecos (PCF). Este resultado no solo proporciona una solución efectiva a las deficiencias de los pulsos ultrarrápidos de infrarrojo medio en la transmisión, sino que también establece las bases para la expansión de aplicaciones láser de infrarrojo medio
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%.
Los experimentadores también compararon el esquema de transmisión con la ruta óptica espacial de la misma longitud y la fibra de fluoruro de núcleo sólido . Los resultados muestran que durante la transmisión de pulsos ultrarrápidos en las fibras de fluoruro de núcleo sólido, el efecto no lineal es demasiado fuerte, lo que resulta en la división de doma de tiempo de los pulsos y un redshshiftspvals de los pulsos de los pulsos obvios y un specortspvals-vreeguments. Fibras de cristal fotónicos en la transmisión de pulsos ultrafastes de infrarrojo medio de alta potencia de alta pico . El experimento logró una alta eficiencia, alta fidelidad y alta pureza de una pureza, una tecnología de transmisión flexible flexible, y una buena base para la aplicación de fuentes de luz ultrarroscadera de banda media de banda ancha en cuencas de lámpara de alta transmisión en la especie, infrarrojos, y contarmacos remotos, y un control remoto y una buena base para la aplicación de fuentes de luz ultradricada de la banda media de banda ancha en especificaciones especiales, infrarrojas, y contadores remotos, y un control remoto y una buena base para la aplicación de los fuentes de luz ultradricada de la banda media de banda ancha en especificaciones. detección .
The relevant research results were published in the top journal of lasers and optoelectronics, Optica, with the title "Flexible delivery of broadband, 100 fs mid-infrared pulses in the water-absorption band using hollow-core photonic crystal fiber". Lin Wei, a joint doctoral student of Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics and University of Science and Technology of China Hangzhou Institute of Advanced Technology, y Li Zeqing, un estudiante de doctorado del Instituto de óptica de Shanghai y una excelente mecánica, son los autores co-directos, y Huang Jiapeng, Jiang Xin y Pang Meng del Centro Russell son los autores que corresponden a los autores .}
Figura 1. Configuración experimental y resultados . (a) lente óptica experimental ., lente CAF2 planoconvexa recubierta; HWP, placa de media onda; QWP, placa de cuarto de onda; Fm, reflejo de curvatura; FTIR, espectrómetro infrarrojo de transformación de Fourier; AC, AutoCorrelator . (b) Imagen SEM de la estructura de fibra . (c) Espectro de pérdida medido usando el método de truncamiento, el área sombreada representa la incertidumbre de medición (naranja, el eje izquierdo), y la curva de dispersión calculada (azul, axis derecho) {}}}}} (d) potencia de salida a través de una potencia de salida a través de una potencia de salida a través de una5- PCF de núcleo hueco . (e) Uso de 30 mm Znse y 5 mm de materiales GE, se logró una salida de pulso con un ancho de pulso casi transformación de 98 FS .
Figure 2. Comparison of different transmission modes. (a) Normalized absorption spectrum of water vapor. (b) Direct laser output (gray) and transmission spectrum in the spatial optical path (purple), transmission spectrum of hollow-core PCF in air (green), and transmission spectrum of hollow-core PCF in vacuum (rojo) . El lado derecho muestra el espectro ampliado en el rango de 2.7-2.8 μm . (c) Generación de Raman Soliton en una fibra de fluoruro de núcleo sólido .} El espectro FTIR está en la izquierda y la traza de autocorrelación está en la derecha .}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}
