V študiji, objavljeni v Optics Expressu, je raziskovalna skupina, ki jo je vodil profesor Yuxi Fu z Inštituta za optiko in natančnost Xi'an (XIOPM) Kitajske akademije znanosti, prvič razvil sobno-temperaturni holmijevi litijevi fluorid, ki je bil v višini, ki je bil dosežen, ki lahko doseže visoko-kvadratni laser.
Laserji, ki delujejo v 2 µm spektralnem območju, so zelo cenjeni glede na svojo varnost oči, visoko absorpcijo vode in nizko atmosfersko slabljenje. Običajni 2 µm laserji običajno potrebujejo kriogeno hlajenje za nadzor toplotnih učinkov, kar povečuje kompleksnost in stroške sistema in omejuje njihovo uporabo v kompaktnih, vesoljskih omejenih in mobilnih platformah. Zato je razvoj 2 µm laserjev z visoko močjo moči postal pomembna raziskovalna smer.
Tabela 1: Pregled laserjev tankega diska v regiji 2 μm. Vir: Binging Lei, Liyi Zhang, Sen Yang in sod., Skoraj difrakcijsko omejeno v pasovno črpal HO: YLF sestavljen tanki disk laser pri 2 μm, Optics Express (2025).
V tej raziskavi so raziskovalci razvili novo sestavljeno strukturo tankega diska, ki temelji na HO: YLF. S kombiniranjem 2 ob. % dopiran HO: YLF kristal z neokusno plastjo YLF, mehanska robustnost kristala se je znatno izboljšala, medtem ko je bil amplifikacijski učinek spontane emisije učinkovito zaviran in s tem poveča stabilnost izhoda laserja.
Slika 1: Shematski diagram HO: YLF kompozitni tanki disk kristal. (a) 3D shematični diagram HO: YLF sestavljen tanki disk. (b) Fotografija HO: YLF kompozitni tanki disk, privarjeni na sic hladilnika. (c) Prečni pogled na HO: YLF sestavljen tanki disk vzdolž širjenja svetlobe črpalke. Vir: Binging Lei, Liyi Zhang, Sen Yang in sod., Skoraj difrakcijsko omejeno v pasovno črpal HO: YLF sestavljen tanki disk laser pri 2 μm, Optics Express (2025).
Poleg tega so raziskovalci optični črpalni sistem optimični z uporabo večkanalne konfiguracije z 12 črpalnimi cikli v kombinaciji z učinkovito strategijo toplotnega upravljanja. Ta pristop ne zagotavlja le visoke izhode moči, ampak tudi zmanjšuje toplotno lečo, kar ima za posledico odlično kakovost snopa.
Slika 2: Shematski diagram HO: YLF tanka diska. (a) 3D shematični diagram tankega diska na podlagi črpalskega modula 12-. (b) Diagram eksperimentalne nastavitve, ki prikazuje sestavljeno tanko diskovno lasersko glavo z vodo hlajenim toplotnim hladilnikom. Vir: Binging Lei, Liyi Zhang, Sen Yang in sod., Skoraj difrakcijsko omejeno na črpalko HO: YLF kompozitni tanki disk laser pri 2 μm, Optics Express (2025).
Eksperimentalni rezultati kažejo, da ko laser črpa 194 0 nm laser, dopiranega z vlaknom s premerom 1,8 mm, najvišja izhodna moč doseže 26,5 W, optična učinkovitost je 38,1%, učinkovitost naklona pa 42. 0%. Kakovost snopa je skoraj omejena difrakcija, relativni standardni odklon stabilnosti moči pa le 0,35%.
Slika 3: Absorpcijski in emisijski preseki 2 na.% Dopiran HO: YLF kristali pri sobni temperaturi. Vir: Binging Lei, Liyi Zhang, Sen Yang in sod., Skoraj difrakcijsko omejeno v pasovno črpal HO: YLF sestavljen tanki disk laser pri 2 μm, Optics Express (2025).
Slika 4. Ho: YLF Thin Disk Laser Laser Output Ewer, izmerjena z uporabo 3% prepustnosti OC. Vir: Binging Lei, Liyi Zhang, Sen Yang in sod., Skoraj difrakcijsko omejeno na črpalko HO: YLF kompozitni tanki disk laser pri 2 μm, Optics Express (2025).
Slika 5: Sobni temperaturni spektri (a) črpanja laserskih vlaken s thulijevim in (b) emisijami CW. Črtkane črte kažejo na absorpcijske in emisijske preseke kristala HO: YLF. Vsak spekter predstavlja povprečje petih meritev. Vir: Binging Lei, Liyi Zhang, Sen Yang in sod., Skoraj difrakcijsko omejeno v pasovno črpal HO: YLF sestavljen tanki disk laser pri 2 μm, Optics Express (2025).
Slika 6: Kakovost izhodnega žarka. (a) M2 Merjenje kakovosti izhodnega žarka 26 W. (b) Profili žarka na različnih razdaljah (l=-200 mm, 0 mm, 100 mm in 300 mm). Vir: Binging Lei, Liyi Zhang, Sen Yang in sod., Skoraj difrakcijsko omejeno na črpalko HO: YLF kompozitni tanki disk laser pri 2 μm, Optics Express (2025).
Profesor Fu je dejal: "To delo utira pot za razvoj kompaktnih, stroškovno učinkovitih 2 µm laserjev z visoko močjo, ki lahko dosežejo 100W ravni, napredujejo ultra hitre laserske znanosti. Prav tako zagotavlja nov pristop k razvoju visoke in prenosne infrardeče laserske sisteme."
