Kiinan Sciences-akatemian Xi'anin optiikan ja tarkkuusmekaniikan (XIOPM) professori Yuxi Fu: n johtama optics Express julkaisemassa tutkimuksessa on kehittynyt ensimmäistä kertaa huoneenlämpötila Holmium-seostettu yttrium litiumfluorivuus (Ho: YLF) jatkuvaa ajoneuvoa, joka voi saavuttaa korkean kehityksen, korkean ajoneuvoa.
2 uM: n spektrialueella toimivat laserit otetaan huomioon niiden silmäturvallisuuden, korkean veden imeytymisen ja alhaisen ilmakehän vaimennuksen suhteen. Tavanomaiset 2 uM: n laserit vaativat tyypillisesti kryogeenistä jäähdytystä lämpövaikutusten hallitsemiseksi, mikä lisää järjestelmän monimutkaisuutta ja kustannuksia ja rajoittaa niiden käyttöä kompakteilla, avaruusrajoitetuilla ja mobiililaitteilla. Siksi suuritehoisten huoneiden lämpötilan 2 um-laserien kehityksestä on tullut tärkeä tutkimussuunta.
Taulukko 1: Yleiskatsaus ohuiden levyjen lasereista 2 μm: n alueella. Lähde: Binging Lei, Liyi Zhang, Sen Yang et ai., Lähellä diffraktiorajoitettua kaistaa pumpattu HO: YLF-komposiitti ohut levylaser 2 μm, Optics Express (2025).
Tässä tutkimuksessa tutkijat kehittivät uuden komposiittisen ohuen levyn rakenteen, joka perustuu Ho: YLF: ään. Yhdistämällä 2 at. % seostettu Ho: YLF -kide, jolla oli alamattomalla YLF -korkkikerroksella, kideen mekaaninen kestävyys parani merkittävästi, kun taas spontaanin emission monistusvaikutus tukahdutettiin tehokkaasti, mikä paransi laserlähtöjen stabiilisuutta.
Kuva 1: Kaavio HO: YLF -komposiitti ohuesta levykiteestä. (A) 3D -kaavio Ho: YLF -komposiitti ohuesta levystä. (b) Valokuva Ho: YLF -komposiitti ohuesta levystä, joka on hitsattu sic -jäähdytyselementtiin. (c) HO: YLF-komposiitti-ohuen levyn poikkileikkauskuva pumpun valon etenemissuunnan pitkin. Lähde: Binging Lei, Liyi Zhang, Sen Yang et ai., Lähellä diffraktiorajoitettua kaistaa pumpattu HO: YLF-komposiitti ohut levylaser 2 μm, Optics Express (2025).
Lisäksi tutkijat optimoivat optisen pumppausjärjestelmän käyttämällä monikanavaista kokoonpanoa 12 pumppausjaksolla yhdistettynä tehokkaan lämmönhallintastrategiaan. Tämä lähestymistapa ei vain takaa suuren tehon ulostuloa, vaan myös minimoi lämpölinssin, mikä johtaa erinomaiseen säteen laatuun.
Kuva 2: Kaavio Ho: YLF -ohuesta levylaserista. (a) 3D -kaavio ohuesta levylaserista, joka perustuu 12- -pumppumoduuliin. (b) Kokeisen asennuksen kaavio, joka näyttää komposiitti ohuen levyn laserpäätä vesijäähdytteellä jäähdytyselementillä. Lähde: Binging Lei, Liyi Zhang, Sen Yang, et ai., Lähellä diffraktiorajoitettua kaistaa pumpattu HO: YLF-komposiitti ohut levylaser 2 μm, Optics Express (2025).
Kokeelliset tulokset osoittavat, että kun laser pumpataan 194 0 nm thulium-seostettu kuitulaser, jonka halkaisija on 1,8 mm, huipun lähtöteho saavuttaa 26,5W, optinen tehokkuus on 38,1%ja kaltevuus on 42. 0%. Säteen laatu on melkein diffraktiota rajoitettu, ja tehon stabiilisuuden suhteellinen keskihajonta on vain 0,35%.
Kuva 3: Absorptio- ja päästöpoikkileikkaukset 2: sta.% Seostettu HO: YLF -kiteitä huoneenlämpötilassa. Lähde: Binging Lei, Liyi Zhang, Sen Yang et ai., Lähellä diffraktiorajoitettua kaistaa pumpattu HO: YLF-komposiitti ohut levylaser 2 μm, Optics Express (2025).
Kuva 4. HO: YLF -ohut levylaserlähtöteho mitattuna 3% läpäisy OC: llä. Lähde: Binging Lei, Liyi Zhang, Sen Yang, et ai., Lähellä diffraktiorajoitettua kaistaa pumpattu HO: YLF-komposiitti ohut levylaser 2 μm, Optics Express (2025).
Kuva 5: (a) thulium-seostetun kuitulaserpumpun ja (b) CW-päästöjen huoneenlämpöispektrit. Katkoviivat osoittavat HO: YLF -kideen absorptio- ja päästöjen poikkileikkaukset. Jokainen spektri edustaa viiden mittauksen keskiarvoa. Lähde: Binging Lei, Liyi Zhang, Sen Yang et ai., Lähellä diffraktiorajoitettua kaistaa pumpattu HO: YLF-komposiitti ohut levylaser 2 μm, Optics Express (2025).
Kuva 6: Lähtösäteen laatu. (a) M2 -mittaus 26W lähtöä säteen laatu. (b) sädeprofiilit eri etäisyyksillä (l=-200 mm, 0 mm, 100 mm ja 300 mm). Lähde: Binging Lei, Liyi Zhang, Sen Yang, et ai., Lähellä diffraktiorajoitettua kaistaa pumpattu HO: YLF-komposiitti ohut levylaser 2 μm, Optics Express (2025).
Professori Fu sanoi: "Tämä työ tasoittaa tietä pienikokoisten, kustannustehokkaiden suuritehoisten 2 uM-laserien kehittämiselle, joilla on potentiaalia saavuttaa 100 W: n tasoa ja edistää ultra-nopeaa lasertiedettä. Se tarjoaa myös uuden lähestymistavan suuritehoisten ja kannettavien infrapunalaserijärjestelmien kehittämiseen."
