V štúdii publikovanej v Optics Express sa výskumný tím vedený profesorom Yuxi Fu z Xi'an Institute of Optics and Precision Mechanics (XIOPM) Čínskej akadémie vied vyvinul prvýkrát, keď sa tematický holmium s vysokým roztokom, ktorý dosiahne kontingent-kvadrálnú fluoridovú fluorid ytrium a Ho: YLF). laserový výstup.
Lasery pracujúce v spektrálnom rozsahu 2 µm sú vysoko uznávané za svoju bezpečnosť očí, vysokú absorpciu vody a nízky útlm atmosféry. Konvenčné 2 lasery 2 um vyžadujú kryogénne chladenie na kontrolu tepelných účinkov, čo zvyšuje zložitosť a náklady na systém a obmedzuje ich aplikáciu v kompaktných, priestorovo obmedzených a mobilných platformách. Preto sa vývoj vysoko výkonných teplotných laserov 2 lasery stal dôležitým smerom výskumu.
Tabuľka 1: Prehľad tenkých diskových laserov v oblasti 2 μm. Zdroj: Bingying Lei, Liyi Zhang, Sen Yang a kol., Blízko difrakčného limitovaného v pásme Ho: YLF kompozitný tenký diskový laser pri 2 μm, Optics Express (2025).
V tejto štúdii vedci vyvinuli novú zloženú štruktúru tenkého disku založenú na Ho: YLF. Kombináciou 2 at. % Toped Ho: YLF kryštál s nedopednou vrstvou YLF, mechanická robustnosť kryštálu sa významne zlepšila, zatiaľ čo amplifikačný účinok spontánnej emisie bol účinne potlačený, čím sa zvýšila stabilita laserového výstupu.
Obrázok 1: Schematický diagram HO: YLF kompozitný tenký disk kryštál. (A) 3D schematický diagram HO: YLF kompozitný tenký disk. b) Fotografia HO: YLF kompozitné tenké disky privarené k chladiacemu drezu SIC. (C) Prierezový pohľad na HO: YLF kompozitný tenký disk pozdĺž smeru šírenia čerpadla svetla. Zdroj: Bingying Lei, Liyi Zhang, Sen Yang a kol., Blízko difrakčného limitovaného v pásme Ho: YLF kompozitný tenký diskový laser pri 2 μm, Optics Express (2025).
Vedci okrem toho optimalizovali optický čerpací systém pomocou viackanálovej konfigurácie s 12 čerpacím cyklom v kombinácii s účinnou stratégiou tepelného riadenia. Tento prístup nielen zaisťuje vysoký výkon, ale tiež minimalizuje tepelné šošovky, čo vedie k vynikajúcej kvalite lúča.
Obrázok 2: Schematický diagram Ho: YLF tenkého diskového lasera. (A) 3D Schematický diagram tenkého diskového lasera založený na module pumpového modulu 12-. b) Schéma experimentálneho nastavenia, ktorá ukazuje zloženú laserovú hlavu tenkého disku s vodotexovaným chladičom. Zdroj: Bingying Lei, Liyi Zhang, Sen Yang, a kol., Blízko difrakčného limitovaného v pásme Pumped Ho: YLF kompozitný tenký diskový laser pri 2 μm, Optics Express (2025).
Experimentálne výsledky ukazujú, že keď je laser čerpaný pomocou laseru vlákna dotovaného Thulium s priemerom 1,8 mm, špičkový výstupný výkon dosiahne 26,5 W, optická účinnosť je 38,1%a účinnosť sklonu je 42. {11}}%. Kvalita lúča je takmer difrakčná obmedzená a relatívna štandardná odchýlka stability výkonu je iba 0,35%.
Obrázok 3: Absorpčné a emisné prierezy 2 pri.% Dotované kryštály HO: YLF pri teplote miestnosti. Zdroj: Bingying Lei, Liyi Zhang, Sen Yang a kol., Blízko difrakčného limitovaného v pásme Ho: YLF kompozitný tenký diskový laser pri 2 μm, Optics Express (2025).
Obrázok 4. Ho: YLF tenký výstupný výkonový výstupný výkon meraný pomocou 3% priepustnosti OC. Zdroj: Bingying Lei, Liyi Zhang, Sen Yang, a kol., Blízko difrakčného limitovaného v pásme Pumped Ho: YLF kompozitný tenký diskový laser pri 2 μm, Optics Express (2025).
Obrázok 5: Teplotné spektrá miestnosti (A) laserové čerpacie vlákna dopované Thulium a (b) CW emisie. Prerušované čiary označujú absorpčné a emisné prierezy kryštálu HO: YLF. Každé spektrum predstavuje priemer piatich meraní. Zdroj: Bingying Lei, Liyi Zhang, Sen Yang a kol., Blízko difrakčného limitovaného v pásme Ho: YLF kompozitný tenký diskový laser pri 2 μm, Optics Express (2025).
Obrázok 6: Kvalita výstupného lúča. (A) M2 meranie kvality 26W výstupného lúča. (b) profily lúča v rôznych vzdialenostiach (l=-200 mm, 0 mm, 100 mm a 300 mm). Zdroj: Bingying Lei, Liyi Zhang, Sen Yang, a kol., Blízko difrakčného limitovaného v pásme Pumped Ho: YLF kompozitný tenký diskový laser pri 2 μm, Optics Express (2025).
Profesor Fu povedal: „Táto práca pripravuje cestu pre rozvoj kompaktných, nákladovo efektívnych vysoko výkonných 2 laserov 2 um, ktoré majú potenciál dosiahnuť úroveň 100 W, čo postupuje v oblasti ultrarýchle laserov.
