Нещодавно дослідницька група професора Лу Хуадонг з Інституту оптоелектроніки університету Шаньсі інноваційно запропонувала метод досягнення високостійкового вузько-спектру, що майже інфрачервоний лазерний вихід шляхом змішування стимульованих випромінювання та оптичних параметричних процесів. Вводячи оптичний параметричний процес у резонансній порожнині лазера, що перемикається на підсилення, частка спонтанного випромінювання в процесі лазерного імпульсу значно зменшувалася, ефективно звужуючи ширину імпульсу вихідного лазера та зменшуючи тремтіння часу лазерного імпульсу. Нарешті, було отримано наносекундний імпульс 830 нм поблизу інфрачервоного лазерного виходу з вихідною потужністю 7,75 Вт та шириною спектру 400,93 МГц, а стандартне відхилення його імпульсного тремтіння було лише 2,285 нс. Це дослідження дає нову ідею для реалізації компактного, потужного, вузькостратного лазера з високою стабільністю, без блокування контролю.
Близько інфрачервоні джерела світла (700 ~ 1000 нм) широко використовуються в обробці матеріалів, біомедицині, моніторингу навколишнього середовища та лідару через їх відмінне проникнення та низькі характеристики розсіювання. За допомогою нелінійної технології перетворення частоти його вихідну довжину хвилі можна додатково поширитись на терагерц, середньо-інфрачервоні, видимі світлові та ультрафіолетові смуги, щоб задовольнити потреби диверсифікованих додатків, таких як виявлення безпеки, лазерна комунікація, лазерна проекція та літографія.
В даний час лазери з титановим титановим сапфієм, що перемикаються, зазвичай використовуються для досягнення потужного, вузького спектруючого наносекундного імпульсу, що знаходиться майже інфрачервоним лазерним виходом. Однак кристали титанового сапфіру будуть виробляти теплові ефекти при перекачуванні при великій потужності, що серйозно обмежує потужність виходу, ефективність перетворення та якість променя лазера. Коли лазер сапфіру титану працює при низькій потужності, час імпульсу має серйозне тремтіння через низьку швидкість відкачування. Крім того, використання 532 нм лазера для накачування оптичних параметричних осциляторів також є ефективним методом генерування майже інфрачервоного лазерного виходу. Хоча цей метод не обмежується тепловими ефектами, завдяки притаманній великій пропускній здатності прийняття процесу зіставлення фаз, спектральна ширина світла вихідного сигналу велика при перекачуванні з великою потужністю. Для ефективного звуження своєї спектральної ширини його потрібно вводити та заблокувати за допомогою високоякісних лазерів вузького спектру дії, що не тільки збільшує витрати на джерело світла, але й впливає на стабільність системи.
З метою подолання поточних технічних труднощів дослідницька група запропонувала метод досягнення високого стабільності вузько-спектру, що майже інфрачервоний лазерний вихід шляхом змішування стимульованих випромінювання та оптичних параметричних процесів. По-перше, теоретично проаналізовано динамічний процес виходу лазерного імпульсу до та після введення оптичного параметричного процесу в перемиканому коефіцієнті посилення. Як показано на малюнку 1, у лазері, що перемикається, при перекачуванні підсилювача, леговані іони швидко розгортаються до верхнього рівня енергії лазера, а потім вихід лазерного імпульсу утворюється під дією спонтанного випромінювання та стимулюється випромінювання; І коли оптичний параметричний процес вводиться в резонансну порожнину, більша нелінійна ефективність перетворення оптичного параметричного процесу може підвищити стимульовану швидкість викиду в лазерному утворенні імпульсу та зменшити частку спонтанного викиду, так що вкорочення пульсації та ширини імпульсу входять до складу виходу лазера. Більше того, оскільки між світлом насоса та імпульсом сигнального світла в оптичному параметричному процесі немає затримки, імпульс сигнального світла випускного лазера значно вдосконалюється.
Дослідницька група розробила майже інфрачервоний лазер із змішаним стимульованим випромінюванням та оптичними параметричними процесами, як показано на малюнку 2. Для того, щоб гнучко керувати затримкою між лазером Ti: Sapphire та сигнальним світлом параметричного процесу, два набори наносекундного імпульсу 532 нм з частотою повторення 6 кГц використовуються як джерела насоса, а генератор затримки\/пульсації використовується для синхронно, що викликають послідовність імпульсних послідовностей двох джерел насоса. Крім того, з метою звуження ширини спектру Ti: сапфірового лазера, еталони з товщиною 0. Нарешті, відбитник самопочуття вставляється після вихідного дзеркала, щоб переконатися, що напрямок поширення коливального світла в порожнині відповідає напрямку сигнального світла оптичного параметричного процесу.
In the experiment, the pulse timing of the two pump lights is controlled by a delay\/pulse generator, and the time domain characteristics of the output laser after the introduction of the optical parametric process are optimized, as shown in Figure 3. After the optical parametric process is introduced into the gain-switched laser, the signal light generated by the optical parametric process greatly reduces the proportion of the spontaneous emission process in the Процес утворення імпульсу лазера і в той же час підвищує стимульовану швидкість викидів, так що ширина імпульсу вихідного лазера скорочується з 66,3 нс до 18,9 нс, а час встановлення імпульсу скорочується з 372,9 нс до 310 нс. У той же час, завдяки характеристиці без затримки між світлом насоса та імпульсом сигнального світла в оптичному процесі параметричного процесу, тремтіння імпульсу лазера, що переміщується, також значно вдосконалюється, і його стандартне відхилення зменшується з 9,926 нс до 2,285 нс.
Після впровадження оптичного параметричного процесу в лазер, що перемикається, і оптимізація часу двох імпульсів насосів, 7,75 Вт 83 0 NM лазерного виходу було нарешті досягнуто, і його стабільність потужності була кращою, ніж 0,85% (RMS), як показано на рисунку 4 (A); Характеристики поздовжнього режиму вимірювали за допомогою порожнини сканування FP (SA 210-8 B, Thorlabs), і результати показали, що він може підтримувати хорошу операцію з одноразовим режимом при максимальній потужності виходу, як показано на малюнку 4 (b); Характеристики поперечного режиму вимірювали за допомогою аналізатора якості променя (M2MSBC207VI\/м, Торлаба), а коефіцієнт якості променя M2 був кращим, ніж 1,37 та 1,47 у напрямках X і Y відповідно, як показано на малюнку 4 (с). У той же час, синхронно скануючи кут настройки фірмового фільтра та температуру кристала LBO, широкий діапазон настройки довжини хвилі від 764,90 нм до 873,43 нм було досягнуто, як показано на малюнку 4 (D).
····················································
Команда створила метод досягнення високої стійкості, високоенергетичного майже інфрачервоного лазерного виходу шляхом змішування стимульованого випромінювання та оптичних параметричних процесів, а також реалізувала майже інфрачервоний лазер з компактною структурою, високою стабільністю та вузькою спектральною шириною. Вводячи оптичний параметричний процес у лазерному резонаторі, що перемикається на посилення, характеристики часової області вихідного лазера були значно вдосконалені. Нарешті, було досягнуто компактного 830 нм, що знаходиться поблизу інфрачервоного лазера з максимальною вихідною потужністю 7,75 Вт та спектральною шириною 400,93 МГц, з шириною імпульсу-вузькою, як 18,9 нс, і стандартне відхилення тремтіння імпульсу зменшилось до 2,285 нс.
