Hiljuti on Kirde ülikooli professor Zhao Yongi, Sichuani ülikooli dotsent Wu Han, Shenzheni ülikooli kaasuurija Ma Rui ja Hiina elektroonikateaduse ja -tehnoloogia ülikooli professor Wang Zinan koostööd teinud, et visandada eesrindlikud edusammud juhuslike kiudlaserite spektraaljuhtimise mehhanism, omadused ja rakendused. Nad tutvustasid põhjalikult suure spektripuhtuse, kitsaribalise väljundi, paindliku lainepikkuse häälestamise ja mitme lainepikkusega väljundiga juhuslike kiudlaserite uurimistöö edenemist, tegid lühikokkuvõtte spektraaljuhtimisel põhinevate juhuslike kiudlaserite kasutamisest ja ootasid arenguväljavaateid, uuringuid. teed ja väljakutsed, millega seisavad silmitsi juhuslikud spektraalkontrollil põhinevad kiudlaserid.
Uut tüüpi juhusliku laserina on juhuslik kiudlaser olnud viimase kümnendi jooksul välja töötatud uurimistöö koht. Võrreldes traditsiooniliste fikseeritud resonantsõõnsusstruktuuridega kiudlaseritega, ei vaja juhuslikud kiudlaserid täpseid resonantsõõnsuste struktuure ja neil on suurem konstruktsioonivabadus. Juhuslikel kiudlaseritel on eelised muundamise tõhususe, suunatavuse, maksumuse jms osas ning need võivad olla hea platvorm erinevate suure jõudlusega laserite ehitamiseks. Eelkõige on erinevatel võimenduskandjatel põhinevatel juhuslikel kiudlaseritel suurepärane lainepikkuse paindlikkus ja need võivad saavutada suvalise lainepikkusega laserlaseri 1–2,1 µm ribas. Viimastel aastatel on teadlased teinud põhjalikke teoreetilisi ja eksperimentaalseid uuringuid juhuslike kiudlaserite spektraalomaduste kohta. Spektraalse reguleerimise kaudu näitavad juhuslikud kiudlaserid kõrge spektripuhtuse, kitsa ribalaiuse ja mitme lainepikkusega väljundi võimet. Lisaks on juhuslikel kiudlaseritel oma ainulaadsete spektraalomadustega laialdased kasutusvõimalused kiudoptilise side, kiudoptilise anduri, täppideta pildistamise, superkontiinumi genereerimise, mittelineaarse sageduse muundamise, keskmise infrapuna laserpumba allikate ja laser- juhitav inertsiaalne sulandumine (joonis 1).
Juhuslike kiudlaserite spektraalomaduste alusuuringud
Juhuslike kiudlaserite spektraalomaduste teoreetiliseks kirjeldamiseks ja analüüsimiseks ning nende füüsikaliste seaduste uurimiseks on teadlased välja pakkunud spektrist sõltuva võimsuse püsiseisundi tasakaalumudeli, mittelineaarse Schrödingeri mudeli ja lainedünaamika mudeli väljundvõimsuse täpseks hindamiseks. ja juhuslike kiudlaserite spektraalmuutuste protsess. Viimastel aastatel on teadlased eksperimentaalselt uurinud juhuslike kiudlaserite spektraalseid statistilisi omadusi, juurutanud juhuslike kiudlaserite sissemurdmise replikate sümmeetriat ja kasutanud spinklaasi teoorial põhinevaid statistilisi analüüsimeetodeid, et uurida juhuslike kiudlaserite häireid ja mittelineaarseid interaktsioone.
Suurepärase lainepikkuse paindlikkusega juhuslikud kiudlaserid
Kasu saavad erinevatest võimendusmehhanismidest, sealhulgas kolmanda järgu mittelineaarsest efekti võimendusest (nagu stimuleeritud Ramani hajumine ja stimuleeritud Brillouini hajumine) ja haruldaste muldmetallide ioonide dopingu aktiivsest võimendusest (nagu ytterbium-, erbium-, erbium/ytterbium-, vismut- ja tuuliumiga legeeritud aktiivkiud), võivad juhuslikud kiudlaserid töötada vahemikus 1-2,1 µm. Fikseeritud pumpasid kasutavates juhuslikes fiiberlaserites võib häälestatavate filtrite või lainepikkustest sõltuvate punktpeeglite kombineerimine ja filtrite või punktpeeglite kesklainepikkuse muutmine saavutada tasase ja tõhusa lainepikkuse häälestamise laias vahemikus. Lisaks saab lainepikkusega programmeeritavate punktpeeglite kasutuselevõtuga programmeerida ja pidevalt häälestada juhuslike kiudlaserite spektrit vastavalt kavandatud spektrikujule. Eelkõige saab lairiba punktpeeglitel ja tagasihajutaval tagasisidel põhinevate juhuslike Ramani kiudlaserite puhul laseri lainepikkust pidevalt häälestada suures vahemikus, muutes otse pumba lainepikkust ja pumba võimsust.
Juhuslike kiudlaserite spektraalne juhtimine
Kaskaadsetel juhuslikel Ramani kiudlaseritel on suurepärane lainepikkuse paindlikkus. Kuid kaskaadmuundamisprotsessi ajal põhjustab madala astme Stokesi valguse jääk laseri spektraalse puhtuse vähenemist. Uut tüüpi ajadomeeni stabiilse pumba allika kasutuselevõtmisega (nagu ebajärjekindel lairiba võimendatud spontaanne emissioonipumpamine, ytterbiumiga legeeritud juhuslik kiudlaseriga pumpamine ja laiendatud joonelaiusega ühesageduslik laserpumpamine) on teadlased saavutanud mitmesuguseid kaskaadseid juhuslikke Ramani kiude. kõrge spektripuhtusega laserid. Teisest küljest, suure pumba võimsuse korral, mida mõjutavad mittelineaarsed efektid, nagu nelja laine segamine ja ristfaasiline modulatsioon kius, on täielikult avatud õõnsusega juhusliku kiudlaseri väljundspektri ribalaius tavaliselt suurusjärgus mitu nanomeetrit. . Kitsa joonelaiusega valgusallikate vajaduste rahuldamiseks sellistes stsenaariumides nagu ülitõhus lasersageduse kahekordistamine, ülitäpne mõõtmine ja koherentne kiudühendus, saab kitsaribalisi juhuslikke kiudlasereid saavutada, lisades erinevaid reguleeritava spektriga punktreflektoreid. kuju ja ribalaius poolavatud õõnsusega juhusliku kiudlaseri struktuuriga või kasutades erinevaid võimendusmeediume (nt stimuleeritud Brillouini hajumine) ja erinevaid passiivseid kiude (nagu polarisatsiooni säilitav kiud, suure hajuvusega kiud) ning optimeerides pumpamist. skeem. Lisaks saab juhuslike kiudlaserite mitme lainepikkuse väljundi saavutada, lisades laserile spektraalseid filtreerivaid elemente või kasutades kaskaadiga stimuleeritud Brillouini hajumise võimendust.
Spektrikontrollil põhinevate juhuslike kiudlaserite rakendamine
Juhuslike kiudlaserite struktuurne disain ja paindlik lainepikkuse muundamine muudavad need sobivamaks laserlaseerimise teostamiseks spetsiaalsetes ribades, et rahuldada selliste rakenduste vajadusi nagu hajutatud signaali võimendamine, kõrge signaali-müra suhtega kiudude tuvastamine, mittelineaarne sageduse muundamine ja keskmised laserid. infrapuna pumpamine. Samal ajal, võrreldes resonants-õõnsusstruktuuridel põhinevate kiudlaseritega, on spektraalselt mudelita juhuslikel kiudlaseritel parem ajapiirkonna stabiilsus. Seetõttu on juhuslikel kiudlaseritel suuremad eelised rakendusstsenaariumides, kus laserallika stabiilsusele on seatud kõrged nõuded. Lisaks võimaldavad juhuslike kiudlaserite madal koherentsus ja spektraalne juhitavus neil näidata ainulaadset rakenduspotentsiaali suure jõudlusega pildistamisel ja laseriga juhitavas inertsiaalses sulandumises.
