Nedavno je istraživačka skupina profesora Lu Huadong-a s Instituta za optoelektroniku Sveučilišta Shanxi inovativno predložila metodu za postizanje visokog stabilnosti uskog spektra blizu infracrvenog laserskog izlaza miješanjem stimuliranih emisija i optičkih parametrijskih procesa. Uvođenjem optičkog parametrijskog procesa u rezonantnoj šupljini lasera prebačenog pojačanjem, udio spontanog zračenja u procesu stvaranja laserskog pulsa bio je znatno smanjen, učinkovito sužavajući širinu pulsa izlaznog lasera i smanjujući vremenski nalet vremena laserskog pulsa. Konačno, nanosekundni impuls 830 nm blizu infracrvenog laserskog izlaza s izlaznom snagom od 7,75 W, a dobiven je širina spektra od 400,93 MHz, a standardno odstupanje od njenog vremena impulsa bilo je samo 2,285 ns. Ova studija pruža novu ideju za realizaciju kompaktnog, visokog stabilnosti lasera uskog spektra visoke stabilnosti bez kontrole zaključavanja.
Izvori svjetlosti u blizini infracrvenih (700 ~ 1000 nm) naširoko su korišteni u obradi materijala, biomedicini, nadzoru okoliša i LiDAR-u zbog izvrsne karakteristike prodora i niskih raspršivanja. Kroz tehnologiju nelinearne konverzije frekvencije, njegova izlazna valna duljina može se dalje proširiti na terahertz, srednje infracrvene, vidljive svjetlosne i ultraljubičaste pojaseve kako bi se zadovoljile potrebe raznolikih aplikacija poput otkrivanja sigurnosti, laserske komunikacije, laserske projekcije i litografije.
Trenutno se za postizanje laserskog izlaza s nanosekundnim impulsom visokog, uskog spektra, nanosekundi u usko-infracrnom laserskom izlazu u blizu laserskog izlaza titana koji su prebačeni na pojačanje. Međutim, kristali titanij safira proizvest će toplinske učinke kada se pumpaju na velikoj snazi, što ozbiljno ograničava izlaznu snagu, učinkovitost pretvorbe i kvalitetu lasera. Kad se titanijski safirski laser upravlja malom snagom, vrijeme impulsa ima ozbiljnu podrhtavanje zbog niske brzine crpljenja. Osim toga, korištenje 532 nm lasera za pumpanje optičkih parametrijskih oscilatora također je učinkovita metoda za generiranje laserskog izlaza blizu infracrvenog. Iako ova metoda nije ograničena toplinskim učincima, zbog inherentne velike propusnosti prihvaćanja procesa podudaranja faza, spektralna širina svjetlosti izlaznog signala je velika kada se pumpa na velikoj snazi. Da bi se učinkovito suzilo svoju spektralnu širinu, mora se ubrizgati i zaključati uz pomoć visokokvalitetnih lasera uskog spektra, što ne samo da povećava troškove izvora svjetlosti, već utječe i na stabilnost sustava.
Kako bi prevladala trenutne tehničke poteškoće, istraživačka skupina predložila je metodu za postizanje visokog stabilnosti uskog spektra blizu infracrvenog laserskog izlaza miješanjem stimuliranih emisija i optičkih parametrijskih procesa. Prvo, dinamički postupak izlaza laserskog impulsa prije i nakon uvođenja optičkog parametrijskog procesa u TI: Safir laser presvučen pojačanjem teoretski je analiziran. Kao što je prikazano na slici 1, u laseru prepunom pojačanja, kada se pumpa medij pojačanja, dopirani ioni brzo se raspoređuju na gornju energetsku razinu lasera, a zatim se izlaz laserskog impulsa formira pod djelovanjem spontane emisije i stimulirane emisije; A kad se optički parametrijski postupak uvede u rezonantnu šupljinu, veća nelinearna učinkovitost pretvorbe optičkog parametrijskog procesa može poboljšati stimuliranu brzinu emisije u procesu formiranja laserskog impulsa i smanjiti udio spontanih pojmova emisije, tako da su vrijeme uspostavljanja pulsa i širine pulsa izlaznog lasera. Nadalje, budući da nema kašnjenja između svjetlosti pumpe i impulsa signalne svjetlosti u optičkom parametrijskom procesu, nagrizaj impulsa izlaznog lasera značajno se poboljšava.
Istraživačka skupina dizajnirala je blizu infracrveni laser s miješanim stimuliranim emisijama i optičkim parametrijskim procesima kao što je prikazano na slici 2. Ti: Safirni kristalni i LBO nelinearni kristal umetnuti su u jednu rezonantnu šupljinu kao dobitak i optički parametrijski medij. Da bi se fleksibilno kontrolirao kašnjenje između ti: safirskog lasera i signalne svjetlosti parametrijskog procesa, dva skupa nanosekundnog pulsa 532 nm lasera s frekvencijom ponavljanja od 6 kHz koriste se kao izvori pumpe, a generiranje kašnjenja\/pulsa se koristi za sinkronizirani put pulsa. Osim toga, kako bi se suzila širina spektra ti: safirski laser, etaloni debljine 0. 5 mm i 10 mm i četiri kombinirana birefringentna filtra ubacuju se u rezonantnu šupljinu. Konačno, nakon izlaznog ogledala umetnut je reflektor samonjekcije kako bi se osiguralo da je smjer širenja Ti: Sapphire oscilirajuće svjetlo u šupljini u skladu s signalom signalne svjetlosti optičkog parametrijskog procesa.
In the experiment, the pulse timing of the two pump lights is controlled by a delay\/pulse generator, and the time domain characteristics of the output laser after the introduction of the optical parametric process are optimized, as shown in Figure 3. After the optical parametric process is introduced into the gain-switched laser, the signal light generated by the optical parametric process greatly reduces the proportion of the spontaneous emission process in the pulse Proces formiranja lasera, a istodobno povećava stimuliranu brzinu emisije, tako da se širina impulsa izlaznog lasera smanjuje sa 66,3 ns na 18,9 ns, a vrijeme uspostavljanja pulsa skraćeno je s 372,9 ns na 310 ns. Istodobno, zbog karakteristike bez kašnjenja između svjetlosti pumpe i impulsa signalnog svjetla u optičkom parametrijskom procesu, nagrizanja vremena impulsa lasera je također značajno poboljšana, a njegovo standardno odstupanje smanjuje se s 9,926 ns na 2,285 ns.
Nakon uvođenja optičkog parametrijskog procesa u laseru prekrivenom pojačanjem i optimizacije vremena dvaju impulsa svjetlosti pumpe, konačno je postignut laserski izlaz od 7,75 W 83 0} nm, a njegova stabilnost snage bila je bolja od 0,85% (RMS), kao što je prikazano na slici 4 (a); Karakteristike uzdužnog načina rada izmjerene su korištenjem skenirajućeg FP šupljine (SA 210-8 b, Thorlabs), a rezultati su pokazali da bi mogao održati dobar jednodušni način rada na maksimalnoj izlaznoj snazi, kao što je prikazano na slici 4 (b); Karakteristike poprečnog načina izmjerene su pomoću analizatora kvalitete snopa (M2MSBC207Vis\/M, Thorlabs), a M2 faktor kvalitete snopa bio je bolji od 1,37 i 1,47 u smjerovima X i Y, kao što je prikazano na slici 4 (C). Istodobno, sinkronom skeniranjem kuta podešavanja birefringentnog filtra i temperature LBO kristala, postignut je širok raspon podešavanja valne duljine od 764,90 nm do 873,43 nm, kao što je prikazano na slici 4 (d).
····················································
Tim je stvorio metodu za postizanje visoke stabilnosti, visokoenergetskog laserskog izlaza blizu infracrvenom miješanjem stimuliranih emisijskih i optičkih parametrijskih procesa, a ostvario je blisko infracrveni laser s kompaktnom strukturom, visokom stabilnošću i uskom spektralnom širinom. Uvođenjem optičkog parametrijskog procesa u laserskom rezonatoru presvučenom pojačanjem, karakteristike vremenske domene izlaznog lasera znatno su poboljšane. Konačno, postignut je kompaktni 830 nm blizu infracrvenog lasera s maksimalnom izlaznom snagom od 7,75 W i spektralnom širinom od 400,93 MHz, sa širinom impulsa uskim kao 18,9 ns i standardnim odstupanjem vremena impulsa, smanjeno na 2,285 NS.
