Недавно исследовательская группа профессора Лу Хуадонга из Института оптоэлектроники Университета Шаньси инновационно предложила метод для достижения узкоустойчивости узкого спектра, ближнего инфракрасного лазера путем смешивания стимулированного излучения и оптических параметрических процессов. Вводя оптический параметрический процесс в резонансную полость лазера, переключенного на усиление, доля спонтанного излучения в процессе образования лазерного импульса была значительно снижена, эффективно сужая ширину импульса выходного лазера и уменьшая снуточный джазер лазерного импульса. Наконец, наносекундный импульс 830 нм, ближний инфракрасный лазерный выход с выходной мощностью 7,75 Вт, и была получена ширина спектра 400,93 МГц, и стандартное отклонение его джайтера импульса составляло только 2,285 нс. Это исследование дает новую идею для реализации компактного, мощного высокопроизводительного лазера узкоустемного спектра без контроля.
Источники света вблизи инфракрасных изделий (700 ~ 1000 нм) широко использовались в обработке материалов, биомедицине, мониторинге окружающей среды и лидара из-за их превосходного проникновения и низкого рассеяния. Благодаря технологии нелинейной частоты преобразования частоты ее длина волны выходной сигнала может быть дополнительно расширена на терагерц, средний инфракрасный, видимый свет и ультрафиолетовые полосы, чтобы удовлетворить потребности диверсифицированных приложений, таких как обнаружение безопасности, лазерная связь, проекция лазера и литография.
В настоящее время титановые сапфировые лазеры, включенные в усиление, обычно используются для достижения мощного, узкопредвзятого наносекундного импульса, ближнего инфракрасного лазера. Тем не менее, кристаллы титана сапфира будут вызывать тепловые эффекты при накачке при высокой мощности, что серьезно ограничивает выходную мощность, эффективность преобразования и качество луча лазера. Когда титановый сапфировый лазер работает при низкой мощности, время импульса имеет серьезную джиттер из -за низкой скорости накачки. Кроме того, использование лазера 532 нм для оптических параметрических осцилляторов также является эффективным методом для создания выхода лазера в ближнем инфракрасном виде. Хотя этот метод не ограничивается тепловыми эффектами, из -за присущей большой полосе пропускания приема процесса сопоставления фазы спектральная ширина выходного сигнала света сигнала большая при качании при высокой мощности. Чтобы эффективно сузить свою спектральную ширину, он должен быть введен и заблокирован с помощью высококачественных узкопременных лазеров, что не только увеличивает стоимость источника света, но также влияет на стабильность системы.
Чтобы преодолеть текущие технические трудности, исследовательская группа предложила метод достижения узкоустойчивости узкого спектра, ближнего инфракрасного лазера, путем смешивания стимулированного излучения и оптических параметрических процессов. Во-первых, динамический процесс вывода лазерного импульса до и после введения оптического параметрического процесса в Ti-переключенного усилия: сапфировый лазер был теоретически проанализирован. Как показано на рисунке 1, в лазере, включенном усиливаемым, когда накачивается среда усиления, легированные ионы быстро развернуты до верхнего уровня энергии лазера, а затем вывод лазерного импульса образуется под действием спонтанного излучения и стимулированного излучения; и когда оптический параметрический процесс вводится в резонансную полость, более крупная нелинейная эффективность преобразования оптического параметрического процесса может повысить скорость стимулированного излучения в процессе образования лазерного импульса и уменьшить долю спонтанных терминов излучения, так что время установки импульса и ширина пульса выхода на короткие сроки. Более того, поскольку между светом насоса и импульсом сигнального света в оптическом параметрическом процессе нет задержки, джайтер времени импульса выходного лазера значительно улучшается.
Исследовательская группа разработала лазер с почти инфракрасным со смешанным стимулированным излучением и оптическими параметрическими процессами, как показано на рисунке 2. Ti: сапфировые кристаллы и нелинейный кристалл LBO вставлены в единую резонансную полость в качестве среды усиления и оптической параметрической среды, соответственно. Чтобы гибко контролировать задержку между Ti: Sapphire Laser и сигнальным светом параметрического процесса, два набора лазеров наносекундного импульса 532 нм с частотой повторения 6 кГц используются в качестве источников насоса, а для синхронного генератора задержки/импульса используется пульс. Кроме того, для сужения ширины спектра Ti: сапфирового лазера, эталоны с толщиной 0,5 мм и 10 мм и четыре комбинированных двуметровых фильтров введены в резонансную полость. Наконец, после выходного зеркала вводится отражатель самостоятельного инъекции, чтобы гарантировать, что направление распространения Ti: сапфировое колеблющееся свет в полости соответствовало направлению сигнального света оптического параметрического процесса.
В эксперименте время импульса двух насосных светильников контролируется генератором задержки/импульса, и оптимизируются характеристики временного домена выходного лазера после введения оптического параметрического процесса, как показано на рисунке 3. После того, как оптический параметрический процесс вводится в расширенную лазер, сигнализированные, генерируемые по вспомогательном процессе. Процесс формирования импульса лазера и в то же время увеличивает скорость стимулированного излучения, так что ширина импульса выходного лазера уменьшается с 66,3 нс до 18,9 нс, а время установки импульса сокращается с 372,9 нс до 310 нс. В то же время, из-за характеристики отсутствия задержки между светом насоса и импульсом сигнального света в оптическом параметрическом процессе, джайтер времени импульса лазера, включенного усиления, также значительно улучшается, и его стандартное отклонение уменьшается с 9,926 нс до 2,285 нс.
После введения оптического параметрического процесса в лазер с усилением усиления и оптимизацию времени двух импульсов насоса, наконец-то достигнут выходной сигнал 7,75 Вт 830 нм, и его стабильность мощности была лучше, чем 0,85% (RMS), как показано на рисунке 4 (а); Характеристики продольного режима были измерены с использованием сканирующей полости FP (SA210-8B, Thorlabs), и результаты показали, что он может поддерживать хорошую работу в одиночной продольной режиме при максимальной выходной мощности, как показано на рисунке 4 (B); Характеристики поперечного режима были измерены с использованием анализатора качества луча (M2MSBC207VIS/M, Thorlabs), а коэффициент качества луча M2 был лучше, чем 1,37 и 1,47 в направлениях X и Y, соответственно, как показано на рисунке 4 (C). В то же время, синхронно сканируя угол настройки двуметрочного фильтра и температуру кристалла LBO, был достигнут широкий диапазон настройки длиной волны от 764,90 нм до 873,43 нм, как показано на рисунке 4 (D).
····················································
Команда создала метод для достижения высокоэнергетических, ближних инфракрасных лазеров, путем смешивания стимулированного излучения и оптических параметрических процессов, и реализовала лазер вблизи инфракрасных с компактной структурой, высокой стабильностью и узкой спектральной шириной. Внедряя оптический параметрический процесс в лазерном резонаторе, переключенном на усиление, характеристики временной области выходного лазера были значительно улучшены. Наконец, компактный лазер вблизи инфракрасных инфракрасных изделий 830 нм с максимальной выходной мощностью 7,75 Вт и спектральной шириной 400,93 МГц был достигнут, ширина импульса до 18,9 нс и стандартное отклонение джаттера импульса до 2,285 нс.
