Äskettäin professorien ryhmä LV Zhiwei ja Bai Zhenxu Hebein teknillisestä yliopistosta Australian Macquarie -yliopiston professori Richard Mildrenin kanssa ja Japanin Chiban yliopistosta peräisin oleva professori Takashige Omatsu saavuttivat onnistuneesti Raman Vortex -valon suoran tulosteen Diamond Raman Laser Oscillator. Tämä läpimurtotutkimustulos julkaistiin äskettäin kansi -artikkelina ACS Photonicsin ACS Photonics -lehdessä optiikan alalla.
Diamond, jolla on laaja spektrinsiirto -alue ja erinomaiset termofysikaaliset ominaisuudet, osoittaa ainutlaatuisia etuja ja suuria potentiaalia vortex -valon aallonpituuden laajentamisessa. Ryhmä yhdisti innovatiivisesti yksinkertaisen ja tehokkaan intravitaation pyörrevalontuotantomenetelmän-akselin ulkopuolisen pumppauksen, perinteisen ulkoisen ontelon kaksoisviljelyn seisovan aalto-timanttien Raman-oskillaattorin kanssa käyttämällä 1 μm: n laseria pumpun valonlähteenä. Kontrolloimalla tarkkaan resonanssilla ontelon lähtöpeilin akselin kulmaa, saatiin 1,2 μm ja 1,5 μM Raman-laserlehdet ensimmäisen asteen ja toisen asteen timantti-Raman-oskillaattorissa, ja Gaussian perusmoodin, Hermite-Gaussian (HG) ja Laguerre-Gaussian (LG) -tilan (HG) ja Laguerre-Gaussian (LG) -sovelluksen ja Laguerre-Gaussian (HG) ja Laguerre-gauss-moodin ja Gauss-moodinsa.
Ensimmäisen asteen Raman Vortex -palkki
Ensimmäisen kertaluvun timanttien Raman-muuntamiskokeessa tutkimusryhmä käytti lähtöpeiliä, jonka läpäisy oli vähemmän kuin 0. 5% ensimmäisen asteen Ramanin aallonpituudella ja rakensi kvasi-koostettua resonanssihätelörakennetta. Ohjaamalla tarkasti lähtöpeilin pyörimiskulmaa eri suuntiin, ne saivat onnistuneesti 1,2 μm: n laserlähtöä useissa moodissa, kuten kuvassa 1 (a) esitetään. Heidän joukossaan, kun resonanssiontelo on kollimoituneessa tilassa, laserlähtö esittelee Gaussin perustilan; Kun lähtöpeili pyörii akselia vaakasuorassa ja pystysuuntaisessa tasossa, hg1, {{1 0}} ja Hg0,1-moodilähtöjä; Kun lähtöpeili pyörii 45 asteen diagonaalista suuntaa pitkin, saadaan LG -tilan lähtö ontolla voimakkuusjakaumalla. Lisäksi LG -moodin säteen interferometrisellä mittauksella (kuten kuvassa 2 (b)) vahvistetaan, että sillä on spiraalifaasin jakauma, mikä osoittaa, että se on pyörrepalkki. Vastaavat spektriominaisuudet on esitetty kuvassa 2 (c). Suurimmassa pumpun tehossa koe saavutti 65,5 W Gaussin moodin laserlähtöä ja 42,2 W LG -moodin lähtöä vastaavilla muuntamistehokkuudella 23,8% ja 15,3%.
Kuva 1. Ensimmäisen kertaluvun Raman Vortex -valotulokset: (a) Ensimmäisen asteen Stokes-lähtötila erilaisissa lähtöpeilien ulkopuolella akselikulmissa (B) LG-tilan häiriötulos (C) Ensimmäisen asteen Stokes-lähtöspektri
Toisen asteen Raman Vortex -palkki
Raman Vortex Lightin työaallonpituusalueen laajentamiseksi edelleen, tutkimusryhmä käytti samaa akselin ulkopuolista ohjausmenetelmää toisen asteen timanttien Raman-oskillaattorilla ja sai onnistuneesti 1,5 μm: n laserlähdön eri tiloissa. Koetulokset on esitetty
Kuva 2. Pumpun maksimitehossa, Gaussin moodin lähdön 119,4 W ja LG-moodin toisen asteen Stokes-lähtö 22,2 W: lla saavutettiin tarkistaen edelleen tämän menetelmän tehokkuuden ja skaalautuvuuden korkean asteen Raman-muuntamisessa.
Kuva 2. Toisen asteen Raman Vortex -valotulokset: (a) Toisen asteen Stokes-lähtötila erilaisissa lähtöpeilien off-akselin kulmissa (b) Toisen asteen Stokes-lähtöspektri ja vastaavat LG-tilan häiriötulokset
Yhteenveto ja näkymät
Uuden tyyppisenä optisen kideenä, jolla on erinomainen suorituskyky, Diamond on saanut laajaa huomiota ja saavuttanut nopean kehityksen viime vuosina laajan spektrinsiirtoalueen ja erinomaisten lämpöominaisuuksien vuoksi. Hebein teknillisen yliopiston ryhmä yhdisti innovatiivisesti yksinkertaisen akselin off-akselin pumppausmenetelmän perinteiseen ulkoiseen onkalon timantti-Raman-oskillaattoriin ja toteutti ensimmäistä kertaa suoran 1,2 μm: n ja 1,5 μm: n timanttisyöttövaloa ensimmäisen tilauksen ja kaskadin timanttien Raman-oskillaattorissa. Tämä tutkimus ei vain osoita timantin ainutlaatuisia etuja vortex-valon aallonpituuden laajentamisessa, vaan myös laajentaa edelleen timanttilaseritekniikan sovellusrajoja, tarjoamalla uusia ideoita ja teknistä tukea tehokkaaseen suuritehoisen, moniaallonpituus Vortex-valon tehokkaaseen tuottamiseen.
