U studiji objavljenoj u Optics Express-u, istraživački tim koji je vodio profesor Yuxi Fu iz Xi'an Instituta za optiku i preciznu mehaniku (XIOPM) Kineske akademije znanosti prvi je put razvio sobira i temparsku holmij-dotinu, nastavka, fluor-a: Ylf), a YLF) izlaz.
Laseri koji rade u spektralnom rasponu od 2 µm visoko su cijenjeni zbog sigurnosti očiju, visoke apsorpcije vode i slabog atmosferskog prigušenja. Konvencionalni 2 µm laseri obično zahtijevaju kriogeno hlađenje za kontrolu toplinskih učinaka, što povećava složenost i troškove sustava i ograničava njihovu primjenu na kompaktnim, svemirskim i mobilnim platformama. Stoga je razvoj 2 µm lasera visoke snage 2 µm postao važan istraživački smjer.
Tablica 1: Pregled lasera tankog diska u području 2 µM. Izvor: Binging Lei, Liyi Zhang, Sen Yang i sur., U blizini difrakcije ograničenog u opsegu pumpa HO: YLF kompozitni laser tanki disk na 2 µM, Optics Express (2025).
U ovom su istraživanju istraživači razvili novu kompozitnu strukturu tankog diska na temelju HO: YLF. Kombiniranjem 2 at. % Dopirani HO: YLF kristal s nedoličnim slojem za zatvaranje YLF -a, mehanička robusnost kristala bila je značajno poboljšana, dok je učinak spontane emisije u pojačanju učinkovito potisnut, povećavajući na taj način stabilnost laserskog izlaza.
Slika 1: Shematski dijagram HO: YLF kompozitni kristal tankog diska. (a) 3D shematski dijagram HO: YLF kompozitni tanki disk. (b) Fotografija HO: YLF kompozitna tankog diska zavarena na SIC hladnjak. (c) Pogled poprečnog presjeka HO: YLF kompozitni tanki disk duž smjera širenja svjetlosti pumpe. Izvor: Binging Lei, Liyi Zhang, Sen Yang i sur., U blizini difrakcije ograničenog u opsegu pumpa HO: YLF kompozitni laser tanki disk na 2 µM, Optics Express (2025).
Pored toga, istraživači su optimizirali sustav optičkog pumpa, koristeći višekanalnu konfiguraciju s 12 ciklusa crpljenja u kombinaciji s učinkovitom strategijom toplinskog upravljanja. Ovaj pristup ne samo da osigurava izlaz velike snage, već i minimizira toplinsku leću, što rezultira izvrsnom kvalitetom snopa.
Slika 2: Shematski dijagram HO: YLF lasera tankog diska. (a) 3D shematski dijagram lasera tankog diska na temelju 12- načina pumpe. (b) Dijagram eksperimentalne postavke, koji pokazuje kompozitnu lasersku glavu tankih diska s hladnjakom hlađenom u vodi. Izvor: Binging Lei, Liyi Zhang, Sen Yang i sur., U blizini difrakcije ograničenog u opsegu pumpa HO: YLF kompozitni laser s tankim diskom na 2 µM, Optics Express (2025).
Eksperimentalni rezultati pokazuju da kada laser pumpa 194 {0 nm vlaknastim laserom dopiranim thulij s promjerom od 1,8 mm, vršna izlazna snaga doseže 26,5W, optička učinkovitost je 38,1%, a efikasnost SLOPE 42. Kvaliteta snopa gotovo je ograničena difrakcija, a relativno standardno odstupanje stabilnosti snage samo 0,35%.
Slika 3: Presjeci apsorpcije i emisije od 2 na.% Dopirani HO: YLF kristali na sobnoj temperaturi. Izvor: Binging Lei, Liyi Zhang, Sen Yang i sur., U blizini difrakcije ograničenog u opsegu pumpa HO: YLF kompozitni laser tanki disk na 2 µM, Optics Express (2025).
Slika 4. HO: YLF tanki laserski izlazni disk izmjeren pomoću 3% propusnosti OC. Izvor: Binging Lei, Liyi Zhang, Sen Yang i sur., U blizini difrakcije ograničenog u opsegu pumpa HO: YLF kompozitni laser s tankim diskom na 2 µM, Optics Express (2025).
Slika 5: Spektri sobne temperature (a) laserskog pumpanja dopiranih thulijuma i (b) CW emisije. Isprekidane linije označavaju presjeke apsorpcije i emisije kristala HO: YLF. Svaki spektar predstavlja prosjek pet mjerenja. Izvor: Binging Lei, Liyi Zhang, Sen Yang i sur., U blizini difrakcije ograničenog u opsegu pumpa HO: YLF kompozitni laser tanki disk na 2 µM, Optics Express (2025).
Slika 6: Kvaliteta izlazne zrake. (a) M2 Mjerenje kvalitete izlazne snopa 26 W. (b) Profili snopa na različitim udaljenostima (l=-200 mm, 0 mm, 100mm i 300mm). Izvor: Binging Lei, Liyi Zhang, Sen Yang i sur., U blizini difrakcije ograničenog u opsegu pumpa HO: YLF kompozitni laser s tankim diskom na 2 µM, Optics Express (2025).
Profesor Fu je rekao: "Ovaj rad ubacuje put razvoju kompaktnih, ekonomičnih 2 µm lasera koji mogu dostići razinu od 100 W, napredujući ultra brze laserske znanosti. Također pruža novi pristup razvoju visoke i prijenosnih infracrvenih laserskih sustava."
