MIKS系列MPC飞秒脉冲压缩器案例展示
1、MIKS1_XS @ TruMicro 2030 (Trumpf Laser)
我们展示了由 TruMicro 2030 飞秒激光器泵浦的 MIKS1_XS 模块的性能。峰值功率可提高 3.5 倍,效率超过 80%。自相位调制频谱和脉冲压缩如下图所示。
TruMicro 2030输入
280 fs、1 uJ、1.2 W、1 MHz
MIKS1_XS输出
61 fs、0.8 uJ、0.9 W、1 MHz
输入频谱与输出频谱曲线 输入自相关与输出自相关曲线
2、MIKS1_S @ Pharos (Light Conversion)
在本节中,我们介绍了由PHAROS激光器泵浦驱动的的MIKS1_S模块的性能。压缩输出脉冲持续时间达到40fs,功率传输效率超过90%。输入脉冲230 fs输出40fs,最终峰值功率相当于增加到2 GW。下图显示了类似教科书的自相位调制频谱和出色的脉冲压缩。
Pharos输入
230 fs,95 uJ,9.5 W
MIKS1_S输出
40 fs,89 uJ,8.9 W
输入频谱与输出频谱曲线 输入自相关与输出自相关曲线
位置稳定性
跟踪梁横截面的质心大约需要1小时,MIKS1_S 输出孔径后方 1 米处,请注意,质心波动的标准偏差小于光束直径的 1% (1/e2)。
输出功率稳定度输出频谱稳定性
3、MIKS1_S @ Monaco (Coherent)
在这里,我们展示了由Monaco飞秒激光器泵浦驱动MIKS1_S 模块的性能。峰值功率可提高 6 倍,效率超过 95%。自相位调制频谱和脉冲压缩如下图所示。
输入碳化物
320 fs,80 μJ,60 W
输出 MIKS1_S
52 fs,77 μJ,58 W
输入光谱与输出光谱曲线 输入自相关与输出自相关曲线
输出光束轮廓
4、MIKS1_S @ Tangor (Amplitude)
这里我们展示了由 Amplitude 飞秒激光器泵浦驱动MIKS1_S 模块的性能。压缩输出脉冲持续时间达到 138 fs,功率传输率为 96%。输入脉冲485 fs输出138 fs,最终峰值功率相当于增加 3.4 倍。自相位调制频谱和脉冲压缩如下图所示。
输入 Tangor |
485 fs,150 uJ,10 W |
输出 MIKS1_S |
138 fs,144 µJ,9.6 W |
输入频谱与输出频谱曲线 输入自相关与输出自相关曲线
![](/images/image/20240516133963736373.png)
5、MIKS1_S @ TruMicro 2030 (Trumpf Laser)
这里我们展示了由 TruMicro2030 光纤飞秒激光器泵浦驱动MIKS1_S 模块的性能。通过将带宽增加到 45 nm 以上,可以实现 52 fs 的脉冲持续时间,并超过 90% 的传输率。
输入 TruMicro 2030 |
950 fs、50 uJ、10 W |
输出 MIKS1_S |
52 fs、45 uJ、9 W |
输入频谱与输出频谱曲线 输入自相关与输出自相关曲线
6、MIKS1_S @ Dira 200-100 (Trumpf Scientific Laser)
下面我们介绍从我们的 MIKS1_S 模块获得的结果,该模块由 Dira 200-100 飞秒激光器泵浦驱动。我们成功地将峰值功率显着提高了 11 倍以上,同时保持了超过 95% 的令人印象深刻的效率。下图说明了通过我们的实验实现的自相位调制频谱和脉冲压缩。
输入 Dira 200-100 |
1.000 fs、200 uJ、20 W、100 kHz |
输出 MIKS1_S |
92 fs、190 uJ、19 W、100 kHz |
输入频谱与输出频谱曲线 输入自相关与输出自相关曲线
输出光束轮廓
7、MIKS1_S @ FemtoFiber vario 1030 (TOPTICA Photonics)
在本节中,我们将展示FemtoFiber vario 1030 飞秒激光器泵浦驱动MIKS1_S 模块的性能。压缩输出脉冲持续时间达到 40 fs,功率传输率超过 90%。从 200 fs 输入脉冲开始,这对应于峰值功率增加 4 倍。自相位调制频谱和脉冲压缩如下图所示。
输入 FemtoFiber Vario |
200 fs、10 μJ、10 W |
输出 MIKS1_S |
40 fs、9 μJ、9 W |
输入频谱与输出频谱曲线 输入自相关与输出自相关曲线
8、MIKS1_S @ neoMOS SMAART (neoLASE)
在这里,我们展示了由 neoLASE neoMOS SMAARTlaser 飞秒激光器泵浦驱动MIKS1_S 模块的性能。峰值功率可提高七倍,效率超过 90%。自相位调制频谱和脉冲压缩如下图所示。
输入 neoMOS SMAART |
900 fs、170 μJ、52 W |
输出 MIKS1_S |
100 fs、155 μJ、47 W |
输入频谱与输出频谱曲线 输入自相关与输出自相关曲线
9、MIKS1_S @ INDYLIT 10 (Litilit)
这里我们展示了由 INDYLIT 10 固态激光器泵浦驱动 MIKS1_S 模块的性能。压缩输出脉冲持续时间达到 50 fs,功率传输率超过 90%。从 420 fs 输入脉冲开始,这对应于峰值功率增加 6 倍。自相位调制频谱和脉冲压缩如下图所示。
输入 INDYLIT 10 |
420 fs、100 μJ、10 W |
输出 MIKS1_S |
50 fs、93 μJ、9.3 W |
输入频谱与输出频谱曲线 输入自相关与输出自相关曲线
10、MIKS1_S @ Carbide (Light Conversion)
这里我们展示了由Carbide 飞秒激光器泵浦驱动MIKS1_S 模块的性能。峰值功率可提高 4 倍,效率超过 98%。自相位调制频谱和脉冲压缩如下图所示。
输入碳化物 |
200 fs,15 μJ,6 W |
输出 MIKS1_S |
52 fs,14.7 μJ,5.9 W |
输入光谱与输出光谱曲线 输入自相关与输出自相关曲线
![](/images/image/20240516150972637263.png)
输出光束轮廓
11、MIKS1_S @ FemtoLux 30 (EKSPLA)
在这里,我们展示了由 EKSPLA 飞秒激光器泵浦驱动MIKS1_S 模块的性能。峰值功率可提高 7 倍,效率超过 90%。自相位调制频谱和脉冲压缩如下图所示。
输入 FemtoLux 30 |
350 fs,100 μJ,20 W |
输出 MIKS1_S |
50 fs,90 μJ,18 W |
输入光谱与输出光谱曲线 典型 FROG 迹线
![](/images/image/20240516151242324232.png)
12、MIKS1_S @ FX-Series (Edge Wave)
在这里,我们展示了由FX-Series 飞秒激光器泵浦驱动 MIKS1_S 模块的性能。脉冲持续时间为 220 fs,传输率超过 95%。自相位调制频谱和脉冲压缩如下图所示。
输入 FX 系列 |
500 fs、86 uJ、0.86 W、100kHz |
输出 MIKS1_S |
220 fs、83 uJ、0.83 W、100kHz |
输入频谱与输出频谱曲线 输入自相关与输出自相关曲线
![](/images/image/20240516151759105910.png)
13、MIKS1_L @ A2000 (Amphos)
在这里,我们展示了由 Amphos 皮秒激光器泵浦驱动 MIKS1_L 模块的性能。压缩输出脉冲持续时间达到 82 fs,功率传输率为 85%。从 1 ps 输入脉冲开始,这对应于峰值功率增加 10 倍。自相位调制频谱和脉冲压缩如下图所示。
输入 Amphos |
1 ps、1 mJ、100 W |
输出 MIKS1_S |
82 fs、850 μJ、85 W |
输入频谱与输出频谱曲线 输入自相关与输出自相关曲线
输出光束轮廓
14、MIKS1_L @ Pharos (Light Conversion)
在本节中,我们将介绍采用 Light Conversion 飞秒激光器泵浦驱动 MIKS1_L 模块的性能,压缩输出脉冲持续时间达到 40 fs,功率传输率超过 90%。
在充气多通道池 (MPC) 中,输入光谱通过自相位调制拓宽,达到 40 fs 的傅里叶变换极限。在进入啁啾镜压缩器之前,脉冲能量通过楔形板前侧的菲涅耳反射降低至约 10 μJ。
MIKS1_L 装置的前面及后面,通过 400 mm 镜头的傅里叶平面中的两台摄像机同时测量 30 分钟以上的光束指向。可以清楚地看到,脉冲缩短模块之后的指向与激光器在该时间尺度上的指向相当,大约为<20μrad]。只有尽可能地屏蔽MPC前后的整个光束路径,使其免受气流的影响,才能获得这些优异的值。在这场特殊的战役中,光束路径屏蔽是用铝箔临时制作的。
重要的是,由于有限的光束时间,只有一小部分输出光束被压缩,从而使压缩器中的峰值功率较低,并且啁啾镜上的光束尺寸较小。对于现实场景,有必要将啁啾镜压缩器尽可能靠近应用放置,以减少光束在空气中的传播,或将其直接放置在实验(真空)室中。我们计划用2mJ/250fs输入脉冲进行更多的测量和长期测试。并不断改进和迭代,许多呈现的结果都在进行中。
输入Pharos |
620 fs(从170 fs延伸),1 mJ,10 W,10 kHz |
输出MIKS1_L |
41 fs,0.98 mJ,9.82 W |
输入频谱与输出频谱曲线 输入自相关与输出自相关曲线
输出光束轮廓
光束指向(长期,30 分钟)左图为输出。右图为输入。
左:x 方向的质心波动(上),y 方向的质心波动(下)
右:质心位置的二维直方图(上),质心波动的功率谱(下)
15、MIKS12 @ Pharos (Light Conversion)
在本节中,我们将展示带有 PHAROS 飞秒激光器泵浦驱动 MIKS12 模块的性能。压缩输出脉冲的持续时间达到 20 fs 以下,功率传输率超过 85%。通过将带宽增加到 200 nm 以上,可以实现 17 fs 的脉冲持续时间。
输入 PHAROS |
260 fs,20 uJ,60 kHz |
输出 MIKS12 |
17 fs,16.4 uJ,60 kHz |
输出频谱曲线 输出自相关曲线
16、MIKS12_UP @ Pharos (Light Conversion)
在这里,我们展示了由 Pharos 飞秒激光器泵浦驱动 MIKS12_UP 模块的性能。压缩输出脉冲持续时间达到 7 fs,功率传输率为 83%。从 230 fs 输入脉冲开始,这对应于峰值功率增加 27 倍。自相位调制频谱和脉冲压缩如下图所示。
输入 PHAROS |
230 fs, 12 uJ, 1 MHz |
输出 MIKS12_UP |
7 fs, 10 uJ, 1 MHz |
输入频谱与输出频谱曲线 输入自相关与输出自相关曲线
17、MIKS1_XS @ Ti:Sa Laser (Simulations)
在这里,我们展示了由钛蓝宝石飞秒激光器泵浦驱动 MIKS1_XS 模块的潜在性能。我们考虑脉冲压缩器输入端相对较短的 40 fs 脉冲。峰值功率可提高 4.6 倍,效率超过 90%。本质上,这意味着在这种情况下我们可以使用宽带色散介质镜。压缩器前后的频谱以及理论上压缩的 8.3 fs 输出脉冲如下所示。当然,也可以具有更强或更弱的自相位调制,这样可以获得更短或更长的脉冲。
钛蓝宝石激光器 |
40 fs、5 uJ、250 kHz |
输出 MIKS1_XS |
8.3 fs、4.8 uJ、250 kHz |
模拟输入频谱与输出频谱曲线 模拟输入自相关与输出自相关曲线
18、Dispersion Compensation for Micromachining Setup
在这里,我们展示了由硬质合金飞秒激光器泵浦驱动 MIKS1_S 模块的性能。峰值功率可增加 4 倍,效率可达 95%。自相位调制频谱和脉冲压缩如下图所示。
最重要的是,我们补偿了微加工装置中的光学器件引入的额外色散。这样我们就可以在实际工件上实现低于 100 fs 的脉冲持续时间。
激光脉冲在材料中传播时会经历色散,即不同波长的群速度不同。这种效应会在时域中拉伸脉冲。一般来说,较短的脉冲和较宽的频谱更容易受到这种影响。常用的微加工装置包含多个此类元件,例如扩束器或 f-theta 透镜。因此,有必要考虑色散,以受益于工件上的超短激光脉冲。
输入碳化物 |
400 mW、40 µJ、10 kHz、230 fs |
输出 MIKS1_S |
380 mW、38 µJ、10 kHz、50 fs |
附加微加工设置:
- 扩束器
- Galvo扫描仪
- F-Theta 透镜
微加工设置后的输出光谱曲线 微加工设置后的输出脉冲持续时间
![](/images/image/20240516160222912291.png)
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