В исследовании, опубликованном в Optics Express, исследовательская группа, возглавляемая профессором Юси Фу из Института оптики и точной механики XI'AN (XIOPM) Китайской академии наук, впервые разработал в комнате-трем-лечебном голмий-лечебном плавном флуориде (HO: YLF), выходе с высокой, высокой, высокой, высокой, высокой неэффективности, высокой высокой, высокой неэффективности.
Лазеры, работающие в спектральном диапазоне 2 мкм, высоко ценятся за безопасность глаз, высокое поглощение воды и низкое ослабление атмосферы. Обычные 2 мкм лазеры обычно требуют криогенного охлаждения для контроля тепловых эффектов, что увеличивает сложность и стоимость системы и ограничивает их применение в компактных, ограниченных пространственных и мобильных платформах. Следовательно, разработка высокоэффективных температурных лазеров в помещении стала важным направлением исследования.
Таблица 1: Обзор лазеров тонких дисков в области 2 мкм. Источник: Binging Lei, Liyi Zhang, Sen Yang et al., Приближаемое к дифракционным накачиванию Ho: YLF-композитный тонкий дисковый лазер на 2 мкм, оптическая экспресс (2025).
В этом исследовании исследователи разработали новую композитную структуру тонкой диски, основанную на HO: YLF. Объединяя 2 в. % легированного HO: кристалл YLF с неровным слоем покрытия YLF, механическая устойчивость кристалла была значительно улучшена, в то время как эффект усиления спонтанного излучения был эффективно подавлен, тем самым повышая стабильность выхода лазера.
Рисунок 1: Схематическая диаграмма HO: YLF -композитного кристалла с тонким диском. (A) 3D -схематическая диаграмма HO: YLF Композитный тонкий диск. (б) Фотография HO: YLF Композитный тонкий диск, сваренный в радиатор SIC. (c) Вид поперечного сечения HO: YLF-композитного тонкого диска вдоль направления распространения света насоса. Источник: Binging Lei, Liyi Zhang, Sen Yang et al., Приближаемое к дифракционным накачиванию Ho: YLF-композитный тонкий дисковый лазер на 2 мкм, оптическая экспресс (2025).
Кроме того, исследователи оптимизировали оптическую насосную систему, используя многоканальную конфигурацию с 12 циклами накачки в сочетании с эффективной стратегией теплового управления. Этот подход не только обеспечивает высокую мощность, но также сводит к минимуму тепловое линзу, что приводит к превосходному качеству луча.
Рисунок 2: Схематическая диаграмма HO: YLF Thin Disk Laser. (a) 3D -схематическая схема лазера тонкого диска на основе 12- модуля насоса. (б) Диаграмма экспериментальной установки, показывающая композитную тонкую дисковую лазерную головку с водяным охлажденным радиатором. Источник: Binging Lei, Liyi Zhang, Sen Yang, et al., Ближняя дифракционная складка в диапазоне Ho: YLF-композитный тонкий диск лазер при 2 мкм, оптика экспресс (2025).
Экспериментальные результаты показывают, что, когда лазер накачивается лазером 194 0 нм волокна с тулием, диаметром 1,8 мм, пиковая выходная мощность достигает 26,5 Вт, оптическая эффективность составляет 38,1%, а эффективность склона составляет 42. 0%. Качество луча почти ограничено дифракцией, а относительное стандартное отклонение стабильности мощности составляет всего 0,35%.
Рисунок 3: Поперечные сечения поглощения и излучения 2 At.% Допированного HO: кристаллы YLF при комнатной температуре. Источник: Binging Lei, Liyi Zhang, Sen Yang et al., Приближаемое к дифракционным накачиванию Ho: YLF-композитный тонкий дисковый лазер на 2 мкм, оптическая экспресс (2025).
Рисунок 4. HO: Выходная выходная мощность YLF -диска, измеренная с использованием 3% коэффициента пропускания OC. Источник: Binging Lei, Liyi Zhang, Sen Yang, et al., Ближняя дифракционная складка в диапазоне Ho: YLF-композитный тонкий диск лазер при 2 мкм, оптика экспресс (2025).
Рисунок 5: Спектры комнатной температуры (а) накачав лазерной лазерной волокна, легированного тулием и (б) излучение CW. Пунктирные линии указывают на поглощение и поперечные сечения кристалла HO: YLF. Каждый спектр представляет среднее из пяти измерений. Источник: Binging Lei, Liyi Zhang, Sen Yang et al., Приближаемое к дифракционным накачиванию Ho: YLF-композитный тонкий дисковый лазер на 2 мкм, оптическая экспресс (2025).
Рисунок 6: Качество выходного луча. (а) М2 измерение качества выходного луча 26 Вт. (B) Профили луча на разных расстояниях (l=-200 MM, 0 MM, 100 мм и 300 мм). Источник: Binging Lei, Liyi Zhang, Sen Yang, et al., Ближняя дифракционная складка в диапазоне Ho: YLF-композитный тонкий диск лазер при 2 мкм, оптика экспресс (2025).
Профессор Фу сказал: «Эта работа прокладывает путь для разработки компактных, экономически эффективных лазеров 2 мкм, которые могут достигать уровней 100 Вт, улучшая научные лазерные науки. Также обеспечивает новый подход к разработке мощных и переносных инфракрасных лазерных систем».
