Optics Express'te yayınlanan bir çalışmada, Çin Bilimler Akademisi Xi'an Optik ve Hassas Mekanik Enstitüsü'nden Profesör Yuxi Fu tarafından yönetilen bir araştırma ekibi, ilk kez bir oda sıcaklığı holmium katkılı yttrium lityum lityum florür (HO: YLF) yüksek diskli laser, yüksek diskli laser yüksek diskli laser, yüksek diskli-wave, yüksek diskli-wave elde edebilecek.
2 um spektral aralığında çalışan lazerler, göz güvenliği, yüksek su emilim ve düşük atmosferik zayıflamaları için oldukça sayılır. Geleneksel 2 um lazerler tipik olarak termal etkileri kontrol etmek için kriyojenik soğutma gerektirir, bu da sistemin karmaşıklığını ve maliyetini arttırır ve uygulamalarını kompakt, uzay kısıtlı ve mobil platformlardaki sınırlar. Bu nedenle, yüksek güçlü oda sıcaklığı 2 uM lazerlerin geliştirilmesi önemli bir araştırma yönü haline gelmiştir.
Tablo 1: 2 um bölgedeki ince disk lazerlerine genel bakış. Kaynak: Bingying Lei, Liyi Zhang, Sen Yang ve ark.
Bu çalışmada, araştırmacılar HO: YLF'ye dayanan yeni bir kompozit ince disk yapısı geliştirdiler. Bir 2'yi birleştirerek. % katkılı HO: YLF kristali, tükenmemiş bir YLF kapaklama katmanı ile, kristalin mekanik sağlamlığı önemli ölçüde iyileştirilirken, spontan emisyonun amplifikasyon etkisi etkili bir şekilde bastırıldı, böylece lazer çıkışının stabilitesini arttırdı.
Şekil 1: HO: YLF kompozit ince disk kristalinin şematik diyagramı. (A) HO: YLF kompozit ince diskinin 3D şematik diyagramı. (b) HO: SIC ısı lavabosuna kaynaklanmış YLF kompozit ince disk fotoğrafı. (c) Pompa ışığının yayılma yönü boyunca HO: YLF kompozit ince diskin enine kesit görünümü. Kaynak: Bingying Lei, Liyi Zhang, Sen Yang ve ark.
Buna ek olarak, araştırmacılar, verimli bir termal yönetim stratejisi ile birlikte 12 pompalama döngüsüne sahip çok kanallı bir konfigürasyon kullanarak optik pompalama sistemini optimize ettiler. Bu yaklaşım sadece yüksek güç çıkışını sağlamakla kalmaz, aynı zamanda termal lenslemeyi en aza indirir, bu da mükemmel ışın kalitesine neden olur.
Şekil 2: HO: YLF ince disk lazerinin şematik diyagramı. (a) İnce disk lazerinin 12- yollu pompa modülüne dayanan 3D şematik diyagramı. (b) Su soğutmalı bir ısı emici ile kompozit ince disk lazer kafasını gösteren deney kurulumunun diyagramı. Kaynak: Bingying Lei, Liyi Zhang, Sen Yang, vd.
Deneysel sonuçlar, lazer 194 0 nm thulium katkılı fiber lazer tarafından 1.8 mm'lik bir pompalandığında, pik çıkış gücünün 26.5W'ye ulaştığını, optik verimliliğin%38.1 olduğunu ve eğim verimliliğinin 42.}%}%olduğunu göstermektedir. Kiriş kalitesi neredeyse kırınım sınırlıdır ve güç stabilitesinin nispi standart sapması sadece%0.35'tir.
Şekil 3: Oda sıcaklığında% doped HO: YLF kristallerinde emilim ve emisyon kesitleri. Kaynak: Bingying Lei, Liyi Zhang, Sen Yang ve ark.
Şekil 4. HO: YLF ince disk lazer çıkış gücü% 3 geçiş OC kullanılarak ölçülür. Kaynak: Bingying Lei, Liyi Zhang, Sen Yang, vd.
Şekil 5: (a) Thulium katkılı fiber lazer pompalama ve (b) CW emisyonunun oda sıcaklığı spektrumları. Kesikli çizgiler, HO: YLF kristalinin emilim ve emisyon kesitlerini gösterir. Her spektrum beş ölçüm ortalamasını temsil eder. Kaynak: Bingying Lei, Liyi Zhang, Sen Yang ve ark.
Şekil 6: Çıkış ışını kalitesi. (a) 26W çıkış ışını kalitesinin M2 ölçümü. (b) Farklı mesafelerde ışın profilleri (l=-200 mm, 0 mm, 100mm ve 300mm). Kaynak: Bingying Lei, Liyi Zhang, Sen Yang, vd.
Profesör Fu şunları söyledi: "Bu çalışma, 100W seviyelerine ulaşma, ultra hızlı lazer bilimini ilerletme potansiyeline sahip kompakt, uygun maliyetli yüksek güçlü 2 uM lazerlerin geliştirilmesinin yolunu açıyor. Ayrıca yüksek güçlü ve taşınabilir kızılötesi lazer sistemleri geliştirmek için yeni bir yaklaşım sağlıyor."
