Raziskovalni projekti so (so)financirani s strani Javne agencije za raziskovalno dejavnost
- Članica UL: UL Fakulteta za strojništvo
- Šifra projekta: L2-6780
- Naslov: Hibridni ps laser velikih moči
- Trajanje: 01.07.2014 – 30.06.2017
- Letni obseg: 0,72 FTE
- Vodja: izr. prof. dr. Rok Petkovšek
- Veda: Tehniške vede
- Sodelujoče RO: Povezava
- Sestava projektne skupine: Povezava
- Bibliografske reference: Povezava
Vsebinski opis projekta
Aplikativni raziskovalni projekt osredotočen na raziskave delovanje hibridnega piko sekundnega laserja velikih moči je potekal pod okriljem Laboratorija za fotoniko in laserske sisteme s Fakultete za strojništvo, Univerze v Ljubljani v sodelovanju s podjetji s področja fotonike (Fotona d.o.o, Optacore d.o.o in LPKF d.o.o) in tujimi partnerji.V okviru projekta so potekale raziskave na visoko dopiranih vlaknih za zmanjšanje dolžin vlakenskih ojačevalcev in povečanje premera dopirane sredice za omilitev učinka nelinearnih pojavov, kot je samo modulacija faze. Izdelava testnih vlaken je temeljila na tehnologiji razviti v podjetju Optacore (Izboljšana MCVD metoda), pri čemer je bil postavljen ustrezni sistem za karakterizacijo tako narejenih optičnih vlaken v sodelovanju s partnerjem UL-FS. Razviti sistem omogoča karakterizacijo aktivnih optičnih vlaken premera sredice do 30 μm. Z njegovo pomočjo je bila narejena evalvacija termičnih vplivov foto-potemnenja na visoko dopirane ojačevalce, črpane direktno v jedro in predstavlja enega pomembnih rezultatov projekta
Raziskave so se nadaljevale na razvoju črpalnega laserja monolitske vlakenske izvedbe, ki pretvori večrodovno svetlobo pri 915 nm v enorodovno pri 976 nm. Dosežen je bil rezultat več kot 5 W enorodovnega črpalnega laserja s pomerjeno kvaliteto žarka manjšo kot M2<1,3, kar omogoča doseganje zelo visokih svetilnosti in črpanje majhnih enorodovnih sredic brez večjih izgub.
Za realizacijo končnih ciljev so raziskave tekle na optimizaciji in realizaciji večstopenjskega vlakenskega ojačevalnika. Potrebno je bilo raziskati načine krmiljenja ojačevalne verige od vzbujevalnih diod, izbirnika pulzov na osnovi akusto optičnega modulatorja in sinhronizacije. Rezultati raziskav so se odrazili v treh SCI člankih v katerih je obravnavan inovativni način nadzora amplitude vlakov pulzov iz vlakenskih ojačevalnikov, nadzor fluktuacij ojačenja v dvostopenjskem ojačevalniku pri proizvajanju pulzov na zahtevo in nadzor ojačene spontane emisije pri nizkih repeticijah ter napredno krmiljenje vzbujevalne diode. Na teh izsledkih osnovani kompaktni pikosekundni vlakenski laser je imel povprečno moč več kot 17 W, z nastavljivimi pulzi med 400 fs in 15 ps ter ponavljalno frekvenco nastavljivo med 50 kHz in 1 MHz. Doseženi pulzi so dosegali energije do 20 μJ in vršne moči do 10 MW. Tako proizvedene pikosekundne laserske pulze se je nato dodatno ojačilo v izhodni ojačevalni stopnji osnovano na monokristalu v prostostoječi konfiguraciji. Zadnja stopnja je bila črpana z v okviru projekta razvitim črpalnim sistemom z optično močjo 200 W pri valovni dolžini približno 970 nm s čemer se je močno zmanjšalo termično obremenitev kristala in izognilo termalnem lečenju. Največja izhodna povprečna moč iz laserja je bila preko 60 W, največja vršna moč pa okoli 100 MW. Slednja je bila omejena zgolj s črpalno močjo in bi pri povečanju le te omogočala še večje vrednosti.
Faze projekta in njihova realizacija
DS1: Visoko dopirana aktivna LMA optična vlaknaRaziskave in razvoj novih tipov aktivnih optičnih vlaken z velikim premerom aktivnega jedra za ultra kratke vlakenske ojačevalnike.
Realizacija: 100%
DS2: Črpalni laser.
Raziskave črpalnega laserja z visoko svetilnostjo okoli 970 nm.
Realizacija: 100%
DS3: Vlakenski ojačevalnik.
Raziskave in razvoj vlakenskih ojačevalnikov za ojačevanje ps pulzov.
Realizacija: 100%
DS4: Izhodna ojačevalna stopnja.
Močnostni ojačevalnik na osnovi monokristala.
Realizacija: 100%
DS5 ps laser visoke moči.
Laboratorijski prototip sistema, karakterizacija in preliminarno testiranje.
Realizacija: 100%