हाल ही में, द रसेल सेंटर फॉर एडवांस्ड लाइटवेव साइंस ऑफ हांग्जो इंस्टीट्यूट ऑफ ऑप्टिक्स एंड फाइन मैकेनिक्स, द यूनाइटेड नेशंस यूनिवर्सिटी ऑफ साइंस एंड टेक्नोलॉजी हांग्जो इंस्टीट्यूट फॉर एडवांस्ड स्टडीज, शंघाई इंस्टीट्यूट ऑफ ऑप्टिक्स एंड प्रिसिजन मैकेनिक्स ऑफ द चाइनीज एकेडमी ऑफ द चाइनीज एकेडमी ऑफ साइंसेज, और इफिबो (निंगबो) the international top optical journal "Optica", and for the first time achieved the high-efficiency, high-fidelity and high single-mode purity flexible transmission of near-watt-level, hundreds of femtoseconds, 2.8 μm band mid-infrared pulses in hollow-core photonic crystal fiber (Hollow-core PCF). यह परिणाम न केवल ट्रांसमिशन में मध्य-अवरक्त अल्ट्राफास्ट दालों की कमियों का एक प्रभावी समाधान प्रदान करता है, बल्कि मध्य-अवरक्त लेजर अनुप्रयोगों के विस्तार के लिए नींव भी देता है
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%.
प्रयोगकर्ताओं ने एक ही लंबाई के स्थानिक ऑप्टिकल पथ और ठोस-कोर फ्लोराइड फाइबर . के साथ ट्रांसमिशन योजना की तुलना की, परिणाम बताते हैं कि ठोस-कोर फ्लोराइड फाइबर में अल्ट्राफास्ट दालों के संचरण के दौरान, नॉनलाइनर प्रभाव बहुत मजबूत होता है, जिसके परिणामस्वरूप दालों के समय-डोमेन को हिलाकर किया जाता है। उच्च-शिखर पावर मिड-इन्फ्रारेड अल्ट्राफास्ट दालों के प्रसारण में फाइबर . प्रयोग ने उच्च-दक्षता, उच्च-निष्ठा और उच्च-एकल-मोड शुद्धता मिड-इन्फ्रारेड लेजर लचीली ट्रांसमिशन तकनीक को प्राप्त किया, जो कि स्पेक्ट्रोस्कोपी में ब्रॉडबैंड मिड-इन-इन-इन-इन-इन-इन-इन-इन-इन-इन-इन-इन-इन-इन-इन-इन-इन-इन-इन-इन-इन-इन-इन-इन-इन-इन-इन-इन-इन-इन-इन-इन-इन-इन-इन-इन-इन-इन-इन-इन-इन-इन-इन-इन्फ्रैड के लिए एक अच्छी नींव रखता है।
प्रासंगिक शोध परिणाम लेज़र्स और ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक्स, ऑप्टिका के शीर्ष पत्रिका में प्रकाशित किए गए थे, शीर्षक के साथ "ब्रॉडबैंड की लचीली डिलीवरी, पानी-अवशोषण बैंड में 100 एफएस मिड-इन्फ्रारेड दालों का उपयोग हॉलो-कोर फोटोनिक क्रिस्टल फाइबर" . लिन वेविन, शांगई इंस्टीट्यूट के एक संयुक्त डॉक्टरेट छात्रा के साथ, जो कि शांगई इंस्टीट्यूट के एक संयुक्त डॉक्टरेट छात्रा है। टेक्नोलॉजी, और ली ज़ीकिंग, शंघाई इंस्टीट्यूट ऑफ ऑप्टिक्स एंड फाइन मैकेनिक्स के एक डॉक्टरेट छात्र, सह-प्रथम लेखक हैं, और रसेल सेंटर के हुआंग जियापेंग, जियांग शिन और पंग मेंग सह-कंसेंटिंग लेखक हैं .
चित्रा 1. प्रायोगिक सेटअप और परिणाम . (ए) प्रयोगात्मक ऑप्टिकल पथ . लेंस, लेपित CAF2 Plano-Convex लेंस; HWP, हाफ-वेव प्लेट; QWP, क्वार्टर-वेव प्लेट; एफएम, बेंड मिरर; एफटीआईआर, फूरियर इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रोमीटर को ट्रांसफॉर्म करता है; एसी, ऑटोकॉररेलेटर .} (बी) फाइबर संरचना की SEM छवि . (c) नुकसान स्पेक्ट्रम को ट्रंकेशन विधि का उपयोग करके मापा जाता है, छायांकित क्षेत्र माप अनिश्चितता (नारंगी, बाएं अक्ष) का प्रतिनिधित्व करता है, और गणना की गई फैलाव वक्र (नीला, सही अक्ष)...} { खोखले-कोर पीसीएफ .} (ई) 30 मिमी Znse और 5 मिमी जीई सामग्री का उपयोग करते हुए, 98 एफएस की निकट-परिवर्तन-सीमित पल्स चौड़ाई के साथ एक पल्स आउटपुट . प्राप्त किया गया था।
चित्रा 2. विभिन्न ट्रांसमिशन मोड की तुलना . (ए) वाटर वाष्प के सामान्यीकृत अवशोषण स्पेक्ट्रम . (बी) डायरेक्ट लेजर आउटपुट (ग्रे) और ट्रांसमिशन स्पेक्ट्रम में स्थानिक ऑप्टिकल पथ (पर्पल), हॉलो-कोर पीसीएफ में हॉलो-कोर पीसीएफ, और ट्रांसमिशन स्पेक्ट्रम इन हॉलो-कोर पीसीएफ, और हरे रंग में। ।
