Laser a fibra drogato con olmio visibile ad alte prestazioni

Generare direttamente la luce visibile dai laser a tutta fibra compatta, pur mantenendo caratteristiche di uscita elevate è sempre stata un argomento di ricerca nella tecnologia laser. Qui, Ji et al. ha proposto un metodo per sviluppare laser a doppia lunghezza d'onda usando il meccanismo di eccitazione nella fibra di vetro fluoruro Zblan drogata con holmio e ha ottenuto un'elevata prestazione di uscita sperimentalmente di laser a tutta fibra, in particolare operando nella fascia rossa intensa con il pompaggio di 640 nm. In particolare, è stata raggiunta una potenza massima di uscita delle onde continue di 271 MW a 750 nm con un'efficienza di pendenza del 45,1%, che è la potenza di uscita diretta più alta registrata nei laser a tutta fibra con un diametro centrale inferiore a 10 μm nella banda rossa intensa. Inoltre, i ricercatori hanno sviluppato un laser a tutta fibra da 1,2 μm pompati da un laser da 640 nm. I ricercatori hanno ampiamente studiato la correlazione tra questi due processi di generazione laser e le loro prestazioni a 750 nm e lunghezze d'onda di 1,2 μm. Aumentando il tasso di pompa, i ricercatori hanno osservato un efficace riciclaggio della popolazione attraverso l'elevato processo di assorbimento dello stato eccitato, che ha effettivamente ripristinato la popolazione al livello laser superiore della transizione rossa intensa. Inoltre, i ricercatori hanno determinato le condizioni ottimali per questo laser, hanno identificato il processo di riempimento dei livelli di energia dello stato eccitato e hanno stabilito i corrispondenti parametri spettrali. Questa ricerca mostra una grande promessa nel migliorare le prestazioni dei laser usando altri ioni terrestri rare attraverso processi di assorbimento dello stato eccitato, aprendo la strada al progresso dei laser ultravelici a tutto fibra.

I laser a tutte le fibre sono ampiamente utilizzati a causa della loro struttura compatta, delle eccellenti prestazioni di dissipazione del calore e non è necessaria la pulizia della cavità ottica. Hanno una varietà di applicazioni come la misurazione della lavorazione di precisione, la biofotonica e le applicazioni di difesa. I laser in fibra ad alta potenza nella regione ottica a infrarossi, in particolare 1 μm, 1,53 μm e 2 μm, sono stati ben studiati usando fibre di vetro silicato drogato. Questi laser hanno raggiunto poteri ottici che superano i chilowatt. Inoltre, i laser di luce visibili si sono spezzati attraverso l'output laser a livello Watt. Tuttavia, la potenza di uscita dei laser a tutta fibra a singola fibra nella banda di luce visibile è ancora limitata a 100 MW. Ciò è attribuito principalmente a due fattori principali. Innanzitutto, le fibre di fluoro, che sono il corpo principale della generazione laser visibile, hanno una soglia di danno basso. In secondo luogo, il raggiungimento di specchi laser a tutta fibra visibile ad alte prestazioni si è dimostrato impegnativo.

Negli ultimi anni, i ricercatori hanno compiuto progressi significativi nello sviluppo di laser a luce visibili ultraveluti utilizzando vari metodi tradizionali per migliorare il bloccaggio della modalità di luce visibile, come incorporare le cavità figure di otto e la rotazione della polarizzazione non lineare di distanza in fibra di DY, HO e PR/YB. Tuttavia, la potenza di uscita dei laser bloccati in modalità in fibra è ancora limitata a pochi milliwatt, limitando le loro applicazioni. Pertanto, è molto importante continuare a esplorare i laser visibili a tutte le fibre ad alte prestazioni, perché il raggiungimento dell'output di onde continue di luce visibile in una struttura a tutta fibra è la base per l'utilizzo di impulsi ad alta energia.

Le fibre di vetro a fluoro Zblan drogate con holmio hanno attirato un'attenzione diffusa a causa delle loro ampie risorse spettrali nella regione visibile alla regione del vicino infrarosso. Queste fibre offrono tre principali opzioni di pompaggio per il processo di generazione della luce visibile. Il pompaggio del diodo laser blu produce un'uscita laser verde efficiente, sebbene la qualità del raggio sia limitata. D'altra parte, a causa della durata del livello di energia lungo di 5I7, la potenza di uscita massima del laser rosso profondo a tutta fibra è di soli 16 MW. Rispetto al pompaggio verde, il pompaggio rosso copre una gamma più ampia di livelli di energia, che favorisce lo studio dell'interconnessione e dell'inversione tra diversi livelli di energia. Inoltre, l'implementazione di laser a stato solido rosso ad alte prestazioni e la tecnologia avanzata di rivestimento di sputtering al plasma, che è nota per la sua soglia di danno elevato, ha portato all'emergere di laser a rosso profondo che operano a livello di Watt. Questi studi forniscono ulteriori prove a supporto del miglioramento delle caratteristiche di uscita laser attraverso processi di assorbimento dello stato eccitato che si basano sull'eccitazione profonda e nel vicino infrarosso.