Laser de înaltă performanță, cu o lumină de înaltă performanță, cu un nivel de fibre de holmiu, dopat de Holmium

Generarea directă a luminii vizibile de la laserele compacte cu toate fibrele, menținând în același timp caracteristici de ieșire ridicate a fost întotdeauna un subiect de cercetare în tehnologia laserului. Aici, Ji și colab. a propus o metodă pentru a dezvolta lasere cu lungime de undă dublă folosind mecanismul de excitație în fibrele de sticlă cu fluor zblan dopat cu holmium și a obținut experimental performanța ridicată a laserelor cu toate fibrele, în special funcționând în banda roșie profundă sub pompare de 640 nm. În special, o putere maximă de ieșire continuă de 271 MW a fost obținută la 750 nm cu o eficiență a pantei de 45,1%, care este cea mai mare putere de ieșire directă înregistrată în laserele cu toate fibre cu un diametru de miez de mai puțin de 10 μm în banda roșie profundă. În plus, cercetătorii au dezvoltat un laser cu toate fibrele de 1,2 μm pompate de un laser de 640 nm. Cercetătorii au studiat pe larg corelația dintre aceste două procese de generare a laserului și performanța lor la 750 nm și lungimi de undă de 1,2 μm. Prin creșterea ratei pompei, cercetătorii au observat reciclarea efectivă a populației prin procesul ridicat de absorbție a stării excitate, care a restabilit efectiv populația la nivelul laserului superior al tranziției roșii profunde. În plus, cercetătorii au determinat condițiile optime pentru acest laser, au identificat procesul de umplere a nivelului de energie al stării excitate și au stabilit parametrii spectrali corespunzători. Această cercetare arată o mare promisiune în îmbunătățirea performanței laserelor care folosesc alți ioni de pământ rari prin procese de absorbție a stării excitate, deschizând calea pentru avansarea laserelor ultrarapete din toate fibrele.

Laserele cu toate fibre sunt utilizate pe scară largă datorită structurii lor compacte, performanței excelente de disipare a căldurii și nu este nevoie de curățarea optică a cavității. Au o varietate de aplicații, cum ar fi măsurarea prelucrării de precizie, biofotonica și aplicațiile de apărare. Laserele cu fibre de mare putere în regiunea optică cu infraroșu, în special 1 μm, 1,53 μm și 2 μm, au fost bine studiate folosind fibre de sticlă de silicat dopate. Aceste lasere au obținut puteri optice care depășesc kilowati. În plus, laserele luminoase vizibile au trecut prin ieșirea laser la nivel Watt. Cu toate acestea, puterea de ieșire a laserelor cu toate fibre cu o singură îmbrăcat în banda de lumină vizibilă este încă limitată la 100 MW. Acest lucru este atribuit în principal doi factori principali. În primul rând, fibrele de fluor, care sunt principalul corp al generației de laser vizibile, au un prag de deteriorare scăzut. În al doilea rând, realizarea oglinzilor laser cu toate fibrele vizibile de înaltă performanță s-a dovedit a fi dificilă.

În ultimii ani, cercetătorii au înregistrat progrese semnificative în dezvoltarea laserelor luminoase vizibile ultrarapente, folosind diferite metode tradiționale pentru a îmbunătăți blocarea modului de lumină vizibilă, cum ar fi încorporarea cavităților de opt ani și rotația de polarizare neliniară în spațiu liber în lasere de fibre dopate Dy, Ho și PR/YB. Cu toate acestea, puterea de ieșire a laserelor blocate în mod cu toate fibrele este încă limitată la câțiva milliwati, limitându-și aplicațiile. Prin urmare, este foarte important să continuăm explorarea laserelor vizibile pentru toate fibrele de înaltă performanță, deoarece obținerea unei producții de undă continuă a luminii vizibile într-o structură de toate fibre este baza pentru utilizarea impulsurilor cu energie mare.

Fibrele de sticlă cu fluor zblan dopate de Holmium au atras atenția pe scară largă datorită resurselor spectrale largi în regiunea vizibilă pentru aproape infraroșu. Aceste fibre oferă trei opțiuni principale de pompare pentru procesul de generare a luminii vizibile. Pomparea diodei cu laser albastru produce o ieșire eficientă a laserului verde, deși calitatea fasciculului este limitată. Pe de altă parte, datorită duratei de viață a nivelului de energie lung de 5i7, puterea maximă de ieșire a laserului cu toată fibra cu toate fibrele este de doar 16 MW. În comparație cu pomparea verde, pomparea roșie acoperă o gamă mai largă de niveluri de energie, care este favorabilă studierii interconectării și inversării între diferite niveluri de energie. În plus, implementarea laserelor de înaltă performanță în stare solidă și tehnologia avansată de acoperire cu plasmă, care este cunoscută pentru pragul său ridicat de daune, a dus la apariția laserelor roșii adânci care funcționează la nivelul WATT. Aceste studii oferă dovezi suplimentare pentru a susține îmbunătățirea caracteristicilor de ieșire laser prin procese de absorbție în stare excitată care se bazează pe excitația cu roșu profund și aproape infraroșu.