Ajakirjas Optics Expressi ajakirjas Avaldatud uuringus on Hiina teaduste akadeemia Xi'ani optika- ja täpsusmehaanika instituudi (XIOPM) professor Yuxi Fu juhiste uurimisrühm välja töötanud esimest korda toa-temperatuuriga HOLMIUM-DOPT-COPT YTTRIUM YTTRIUM LITHIUM FURIID (HO: YLF) Compity LASER, mis saavutab kõrgeta.
2 um spektraalses vahemikus töötavad laserid hinnatakse kõrgelt silmade ohutuse, kõrge vee imendumise ja madala atmosfääri sumbumise poolest. Tavapärased 2 uM laserid vajavad tavaliselt termiliste efektide kontrollimiseks krüogeenset jahutamist, mis suurendab süsteemi keerukust ja kulusid ning piirab nende kasutamist kompaktsetes, kosmosepiirangutes ja mobiiliplatvormides. Seetõttu on suure võimsusega temperatuuriga 2 um laserite väljatöötamine muutunud oluliseks uurimistööks.
Tabel 1: Ülevaade õhukese ketta laseritest 2 μM piirkonnas. Allikas: Bingying Lei, Liyi Zhang, Sen Yang jt, difraktsiooniga piiratud ribaga pumbatud HO: YLF komposiitkeha õhukese laser juures 2 μM juures, Optics Express (2025).
Selles uuringus töötasid teadlased välja uue komposiitkettaga, mis põhineb HO: YLF-il. Ühendades 2 juures. % legeeritud HO: YLF -i kristall lakkamata YLF -i kattekihiga, paranes kristalli mehaaniline vastupidavus märkimisväärselt, samal ajal kui spontaanse emissiooni amplifikatsiooniefekt pärssis tõhusalt, suurendades sellega laseri väljundi stabiilsust.
Joonis 1: HO: YLF -i komposiitketta kristalli skemaatiline diagramm. a) 3D -skemaatiline diagramm HO: YLF komposiitke ketas. (b) Foto HO -st: YLF komposiit õhuke ketas, mis on keevitatud SIC jahutusradiaatori külge. c) HO ristlõike vaade: YLF komposiitkeha õhuke ketas piki pumba valguse levimissuunda. Allikas: Bingying Lei, Liyi Zhang, Sen Yang jt, difraktsiooniga piiratud ribaga pumbatud HO: YLF komposiitkeha õhukese laser juures 2 μM juures, Optics Express (2025).
Lisaks optimeerisid teadlased optilise pumpamissüsteemi, kasutades mitme kanaliga konfiguratsiooni koos 12 pumpamistsükliga koos tõhusa soojushaldusstrateegiaga. See lähenemisviis ei taga mitte ainult suurt väljundit, vaid minimeerib ka termilise läätse, mille tulemuseks on suurepärane tala kvaliteet.
Joonis 2: HO: YLF õhukese kettalaseri skemaatiline diagramm. (a) Õhukese kettalaseri 3D -skemaatiline diagramm 12- Way Pumba mooduli põhjal. (b) Eksperimentaalse seadistuse skeem, mis näitab õhukese kettaseri peaga vesijahutusega jahutusradiaatoriga. Allikas: Bingying Lei, Liyi Zhang, Sen Yang jt, difraktsiooniga piiratud ribaga pumbatud HO: YLF komposiitkeha õhukese laser lähedal 2 μM, Optics Express (2025).
Eksperimentaalsed tulemused näitavad, et kui laserit pumbatakse 194 0 nm Thulium-legeeritud kiudlaseriga läbimõõduga 1,8 mm, ulatub tippvõimsusega 26,5W, optiline efektiivsus on 38,1%ja kalle efektiivsus on 42. {11}}%. Valguse kvaliteet on peaaegu difraktsiooni piiratud ja võimsuse stabiilsuse suhteline standardhälve on ainult 0,35%.
Joonis 3: neeldumis- ja emissiooni ristlõiked 2% -% legeeritud HO: YLF -i kristallid toatemperatuuril. Allikas: Bingying Lei, Liyi Zhang, Sen Yang jt, difraktsiooniga piiratud ribaga pumbatud HO: YLF komposiitkeha õhukese laser juures 2 μM juures, Optics Express (2025).
Joonis 4. HO: YLF õhukese ketta laseri väljundvõimsus, mõõdetuna 3% läbilaskvuse OC abil. Allikas: Bingying Lei, Liyi Zhang, Sen Yang jt, difraktsiooniga piiratud ribaga pumbatud HO: YLF komposiitkeha õhukese laser lähedal 2 μM, Optics Express (2025).
Joonis 5: (a) toatemperatuuri spektrid thelium-legeeritud kiu laserpumpamise ja (b) CW emissiooni toatemperatuuril. Katkendjooned tähistavad HO: YLF -i kristalli neeldumis- ja emissiooni ristlõikeid. Iga spekter tähistab viie mõõtmise keskmist. Allikas: Bingying Lei, Liyi Zhang, Sen Yang jt, difraktsiooniga piiratud ribaga pumbatud HO: YLF komposiitkeha õhukese laser juures 2 μM juures, Optics Express (2025).
Joonis 6: väljundtala kvaliteet. a) M2 26W väljundtala kvaliteedi mõõtmine. (b) Talaprofiilid erinevatel vahemaadel (l=-200 mm, 0 mm, 100mm ja 300mm). Allikas: Bingying Lei, Liyi Zhang, Sen Yang jt, difraktsiooniga piiratud ribaga pumbatud HO: YLF komposiitkeha õhukese laser lähedal 2 μM, Optics Express (2025).
Professor Fu ütles: "See töö sillutab teed kompaktsete, kulutõhusate suure võimsusega 2 uM-laserite arendamiseks, millel on potentsiaal jõuda 100W tasemeni, edendades ülikiire laserteadust. See pakub ka uut lähenemisviisi suure võimsusega ja kaasaskantava infrapuna lasersüsteemide arendamiseks."
