Hiệu suất cao có thể nhìn thấy laser toàn bộ sợi pha tạp holmium

Trực tiếp tạo ra ánh sáng nhìn thấy được từ các laser sợi nhỏ gọn trong khi vẫn duy trì các đặc tính sản lượng cao luôn là một chủ đề nghiên cứu trong công nghệ laser. Ở đây, Ji et al. đã đề xuất một phương pháp để phát triển các laser bước sóng kép bằng cách sử dụng cơ chế kích thích trong các sợi thủy tinh Zblan Fluoride pha tạp Holmium và đạt được hiệu suất đầu ra cao của laser sợi toàn bộ, đặc biệt là hoạt động trong dải màu đỏ sâu dưới bơm 640nm. Đáng chú ý, công suất đầu ra sóng liên tục tối đa là 271 MW đã đạt được ở mức 750nm với hiệu suất dốc 45,1%, đây là công suất đầu ra trực tiếp cao nhất được ghi lại trong các laser toàn sợi với đường kính lõi dưới 10 μm trong dải màu đỏ sâu. Ngoài ra, các nhà nghiên cứu đã phát triển một laser toàn sợi 1,2 μm được bơm bằng laser 640nm. Các nhà nghiên cứu đã nghiên cứu rộng rãi về mối tương quan giữa hai quá trình tạo ra laser này và hiệu suất của chúng ở bước sóng 750nm và 1,2 mm. Bằng cách tăng tốc độ bơm, các nhà nghiên cứu đã quan sát tái chế dân số hiệu quả thông qua quá trình hấp thụ trạng thái kích thích cao, giúp phục hồi hiệu quả dân số về mức laser trên của quá trình chuyển đổi màu đỏ sâu. Ngoài ra, các nhà nghiên cứu đã xác định các điều kiện tối ưu cho laser này, đã xác định quá trình lấp đầy các mức năng lượng trạng thái kích thích và thiết lập các tham số phổ tương ứng. Nghiên cứu này cho thấy sự hứa hẹn lớn trong việc cải thiện hiệu suất của laser bằng cách sử dụng các ion đất hiếm khác thông qua các quá trình hấp thụ trạng thái kích thích, mở đường cho sự tiến bộ của các tia laser cực nhanh.

Laser sợi tất cả được sử dụng rộng rãi do cấu trúc nhỏ gọn của chúng, hiệu suất tản nhiệt tuyệt vời và không cần làm sạch khoang quang. Họ có nhiều ứng dụng như đo lường gia công chính xác, sinh học và ứng dụng phòng thủ. Laser sợi công suất cao trong vùng quang hồng ngoại, đặc biệt là 1 μM, 1,53 μM và 2 μM, đã được nghiên cứu kỹ lưỡng bằng cách sử dụng các sợi thủy tinh silicat pha tạp. Những laser này đã đạt được sức mạnh quang học vượt quá kilowatt. Ngoài ra, laser ánh sáng có thể nhìn thấy đã phá vỡ đầu ra laser cấp độ Watt. Tuy nhiên, công suất đầu ra của các laser sợi toàn bộ đơn trong dải ánh sáng có thể nhìn thấy vẫn bị giới hạn ở 100 MW. Điều này chủ yếu là do hai yếu tố chính. Đầu tiên, các sợi fluoride, là cơ thể chính của việc tạo ra laser có thể nhìn thấy, có ngưỡng thiệt hại thấp. Thứ hai, việc đạt được gương laser toàn sợi có thể nhìn thấy hiệu suất cao đã được chứng minh là thách thức.

Trong những năm gần đây, các nhà nghiên cứu đã đạt được tiến bộ đáng kể trong việc phát triển các laser ánh sáng có thể nhìn thấy cực nhanh bằng cách sử dụng các phương pháp truyền thống khác nhau để cải thiện khóa chế độ ánh sáng có thể nhìn thấy, như kết hợp các hốc tối đa tám và vòng quay phân cực phi tuyến không gian tự do trong DY, HO và PR/YB pha tạp. Tuy nhiên, công suất đầu ra của các laser bị khóa chế độ sợi vẫn bị giới hạn trong một vài milliwatts, hạn chế các ứng dụng của chúng. Do đó, điều rất quan trọng là tiếp tục khám phá các laser có thể nhìn thấy hiệu suất cao, bởi vì đạt được đầu ra sóng liên tục của ánh sáng nhìn thấy trong cấu trúc toàn sợi là cơ sở để sử dụng các xung năng lượng cao.

Các sợi thủy tinh Zblan Fluoride pha tạp Holmium đã thu hút sự chú ý rộng rãi do tài nguyên quang phổ rộng của chúng trong vùng có thể nhìn thấy gần hồng ngoại. Những sợi này cung cấp ba tùy chọn bơm chính cho quá trình tạo ánh sáng có thể nhìn thấy. Bơm diode laser màu xanh tạo ra sản lượng laser xanh hiệu quả, mặc dù chất lượng chùm tia bị hạn chế. Mặt khác, do tuổi thọ của mức năng lượng dài là 5I7, công suất đầu ra tối đa của laser đỏ sâu toàn sợi chỉ là 16 MW. So với bơm màu xanh lá cây, bơm đỏ bao gồm một phạm vi năng lượng rộng hơn, có lợi cho việc nghiên cứu sự kết nối và đảo ngược giữa các mức năng lượng khác nhau. Ngoài ra, việc thực hiện các laser trạng thái rắn màu đỏ hiệu suất cao và công nghệ lớp phủ plasma plasma tiên tiến, được biết đến với ngưỡng thiệt hại cao, đã dẫn đến sự xuất hiện của các laser màu đỏ sâu hoạt động ở cấp độ WATT. Các nghiên cứu này cung cấp bằng chứng bổ sung để hỗ trợ tăng cường các đặc tính đầu ra của laser thông qua các quá trình hấp thụ trạng thái kích thích dựa vào kích thích sâu sắc và gần hồng ngoại.