Högpresterande synlig ljus holmium-dopad all-fiberlaser

Direkt genererar synligt ljus från kompakta all-fiberlasrar samtidigt som de upprätthåller höga utgångsegenskaper har alltid varit ett forskningsämne inom laserteknik. Här, Ji et al. föreslog en metod för att utveckla lasrar med dubbla våglängder med hjälp av excitationsmekanismen i Holmium-dopade Zblan-fluoridglasfibrer och uppnådde experimentellt hög utgångsprestanda för alla fiberlasrar, särskilt arbetande i det djupröda bandet under 640 nm pumpning. Noterbart uppnåddes en maximal kontinuerlig vågutgångseffekt på 271 MW vid 750 nm med en lutningseffektivitet på 45,1%, vilket är den högsta direkta utgångseffekten registrerad i alla fiberlasrar med en kärndiameter på mindre än 10 μm i det djupa röda bandet. Dessutom utvecklade forskarna en 1,2 μm all-fiberlaser pumpad av en 640 nm laser. Forskarna studerade omfattande sambandet mellan dessa två lasergenereringsprocesser och deras prestanda vid 750 nm och 1,2 μM våglängder. Genom att öka pumphastigheten observerade forskarna effektiv återvinning av befolkningen genom den höga upphetsade tillståndsabsorptionsprocessen, som effektivt återställde befolkningen till den övre lasernivån i den djupa röda övergången. Dessutom bestämde forskarna de optimala förhållandena för denna laser, identifierade processen för att fylla de upphetsade tillståndsenerginivåerna och etablerade motsvarande spektralparametrar. Denna forskning visar ett stort löfte om att förbättra lasrarnas prestanda med hjälp av andra sällsynta jordjoner genom exciterade tillståndsabsorptionsprocesser, vilket banar vägen för att främja ultrasnabbt lasrar.

All-fiberlasrar används ofta på grund av deras kompakta struktur, utmärkta värmeavledningsprestanda och inget behov av rengöring av optisk kavitet. De har en mängd olika applikationer som precisionsmätning, biofoton och försvarsapplikationer. Högeffektfiberlasrar i det infraröda optiska området, särskilt 1 μm, 1,53 μm och 2 μm, har studerats väl med dopade silikatfibrer. Dessa lasrar har uppnått optiska krafter som överstiger kilowatt. Dessutom har synliga ljuslasrar brutit igenom laserutgången på wattnivå. Emellertid är utgångseffekten för enklädd allfiberlasrar i det synliga ljusbandet fortfarande begränsat till 100 MW. Detta tillskrivs främst två huvudfaktorer. Först har fluoridfibrer, som är huvudkroppen för synlig lasergenerering, en låg skadeströskel. För det andra har det visat sig vara utmanande att uppnå högpresterande laserspeglar med hög prestanda.

Under de senaste åren har forskare gjort betydande framsteg i utvecklingen av ultrasnabb synliga ljuslasrar med olika traditionella metoder för att förbättra synlig ljusläge-låsning, såsom att integrera siffror med åtta hålrum och fritt utrymme icke-linjär polariseringsrotation i Dy, HO och PR/YB-dopade fiberlasrar. Emellertid är utgångseffekten för all-fiber-lägeslåsta lasrar fortfarande begränsad till några Milliwatts, vilket begränsar deras applikationer. Därför är det mycket viktigt att fortsätta utforska högpresterande all-fiber synliga lasrar, eftersom att uppnå kontinuerlig vågutgång av synligt ljus i en all-fiberstruktur är grunden för att använda högenergipulser.

Holmium-dopade zblanfluoridglasfibrer har väckt omfattande uppmärksamhet på grund av deras breda spektrala resurser i det synliga i nära infraröd region. Dessa fibrer ger tre huvudsakliga pumpalternativ för den synliga ljusgenereringsprocessen. Blue Laser Diode Pumping producerar effektiv grön laserutgång, även om strålkvaliteten är begränsad. Å andra sidan, på grund av den långa energinivån på 5I7, är den maximala utgångseffekten för den all-fiber djupröda lasern endast 16 MW. Jämfört med grön pumpning täcker röd pumpning ett bredare utbud av energinivåer, vilket bidrar till att studera sammankopplingen och inversionen mellan olika energinivåer. Dessutom har implementeringen av högpresterande röda solid-tillståndslasrar och avancerad plasmasputteringsbeläggningsteknik, som är känd för sin tröskel med höga skador, lett till uppkomsten av djupröda lasrar som arbetar på watt-nivån. Dessa studier ger ytterligare bevis för att stödja förbättringen av laserutgångsegenskaper genom excitera tillståndsabsorptionsprocesser som förlitar sig på djup-röd och nära infraröd excitation.