Høyt ytelse synlig lys holmium-dopet alt-fiberlaser

Direkte generering av synlig lys fra kompakte altfiberlasere mens de opprettholder høye utgangsegenskaper har alltid vært et forskningsemne innen laserteknologi. Her har Ji et al. Foreslått en metode for å utvikle lasere med dobbel bølgelengde ved bruk av eksitasjonsmekanismen i holmium-dopede Zblan-fluorglassfibre, og oppnådde eksperimentelt høy utgangsytelse av alle fiberlasere, spesielt operert i det dype røde båndet under 640 nm pumping. Spesielt ble en maksimal kontinuerlig bølgeffekt effekt på 271 MW oppnådd ved 750 nm med en skråningseffektivitet på 45,1%, som er den høyeste direkte utgangseffekten registrert i lasere med alle fiber med en kjernediameter på mindre enn 10 um i det dype røde båndet. I tillegg utviklet forskerne en 1,2 μm all-fiber-laser pumpet av en 640 nm laser. Forskerne studerte omfattende sammenhengen mellom disse to lasergenereringsprosessene og deres ytelse ved 750 nm og 1,2 μm bølgelengder. Ved å øke pumpehastigheten observerte forskerne effektiv populasjonsgjenvinning gjennom den høye eksiterte tilstandsabsorpsjonsprosessen, som effektivt gjenopprettet befolkningen til det øvre lasernivået til den dyp røde overgangen. I tillegg bestemte forskerne de optimale forholdene for denne laseren, identifiserte prosessen med å fylle de eksiterte tilstandsenerginivåene og etablerte de tilsvarende spektrale parametere. Denne forskningen viser et stort løfte om å forbedre ytelsen til lasere ved bruk av andre sjeldne jordioner gjennom eksiterte tilstandsabsorpsjonsprosesser, og baner vei for fremme av ultrafast lasere.

All-fiber-lasere er mye brukt på grunn av deres kompakte struktur, utmerket ytelse av varme-spredning og ikke behov for rengjøring av optisk hulrom. De har en rekke applikasjoner som måling av presisjonsmaskiner, biofotonikk og forsvarsapplikasjoner. Lasere med høy kraft i det infrarøde optiske området, spesielt 1 μm, 1,53 μm og 2 μm, har blitt godt studert ved bruk av dopede silikatglassfibre. Disse laserne har oppnådd optiske krefter som overstiger kilowatt. I tillegg har synlige lyslasere brutt gjennom laserutgangen på Watt-nivå. Imidlertid er utgangskraften til enkledde lasere med alle fiber i det synlige lysbåndet fremdeles begrenset til 100 MW. Dette tilskrives hovedsakelig to hovedfaktorer. For det første har fluorfibre, som er hoveddelen av synlig lasergenerering, en terskel med lav skade. For det andre har det vist seg å være utfordrende å oppnå høy ytelse synlige lys-laserspeil har vist seg å være utfordrende.

De siste årene har forskere gjort betydelige fremskritt i utviklingen av synlige lyslasere med ultrahastighet ved bruk av forskjellige tradisjonelle metoder for å forbedre synlig lysmoduslåsing, for eksempel å inkorporere åtte hulrom og fritt rom ikke-lineær polarisasjonsrotasjon i DY, HO og PR/YB-dopede fiberlasere. Imidlertid er utgangskraften til all-fiber-modus-låsede lasere fremdeles begrenset til noen få milliwatt, og begrenser applikasjonene deres. Derfor er det veldig viktig å fortsette å utforske synlige lasere med høy ytelse, fordi å oppnå kontinuerlig bølgeproduksjon av synlig lys i en altfiberstruktur er grunnlaget for å bruke høye energipulser.

Holmium-dopede Zblan-fluorglassfibre har vekket bred oppmerksomhet på grunn av deres brede spektrale ressurser i det synlige til nær-infrarød region. Disse fibrene gir tre hovedpumpealternativer for den synlige lysgenereringsprosessen. Blå laserdiodepumping produserer effektiv grønn laserutgang, selv om strålekvaliteten er begrenset. På den annen side, på grunn av den lange energinivået til 5i7, er den maksimale utgangseffekten til den dyprøde laseren bare 16 MW. Sammenlignet med grønn pumping dekker rød pumping et bredere spekter av energinivåer, noe som bidrar til å studere sammenkoblingen og inversjonen mellom forskjellige energinivåer. I tillegg har implementeringen av høyytelsesrøde solid-state-lasere og avansert plasmasputteringsbeleggsteknologi, som er kjent for sin høye skadeterskel, ført til fremveksten av dyprøde lasere som opererer på wattnivå. Disse studiene gir ytterligere bevis for å støtte forbedring av laserutgangskarakteristikker gjennom absorpsjonsprosesser med opphisset tilstand som er avhengige av dyprød og nær infrarød eksitasjon.