MIKS系列MPC飞秒脉冲压缩器案例展示-上海屹持光电技术有限公司

MIKS系列MPC飞秒脉冲压缩器案例展示

2024-05-16 10:47:24

MIKS系列MPC飞秒脉冲

详细介绍

1、MIKS1_XS @ TruMicro 2030 (Trumpf Laser)

我们展示了由 TruMicro 2030 飞秒激光泵浦的 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

输出光束轮廓

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

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

输出光束轮廓

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

输出光束轮廓

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）

光束指向（短期，30 秒）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。