Laser All-Fiber depulados de holmium visível de alto desempenho

A geração diretamente de luz visível a partir de lasers compactos de todas as fibras, mantendo as altas características de saída, sempre foi um tópico de pesquisa na tecnologia a laser. Aqui, Ji et al. propuseram um método para desenvolver lasers de comprimento de onda duplo usando o mecanismo de excitação nas fibras de vidro de fluoreto Zblan dopado com holmium e, experimentalmente, alcançou o alto desempenho de saída de lasers fibra, especialmente operando na faixa vermelha profunda sob bombeamento de 640 nm. Notavelmente, uma potência máxima de saída de onda contínua de 271 MW foi alcançada a 750 nm com uma eficiência de inclinação de 45,1%, que é a potência de saída direta mais alta registrada em lasers fibrais com um diâmetro núcleo inferior a 10 μm na faixa vermelha profunda. Além disso, os pesquisadores desenvolveram um laser totalmente fibra de 1,2 μm bombeado por um laser de 640 nm. Os pesquisadores estudaram extensivamente a correlação entre esses dois processos de geração a laser e seu desempenho a 750 nm e 1,2 μm de comprimentos de onda. Ao aumentar a taxa de bombas, os pesquisadores observaram a reciclagem efetiva da população através do processo de absorção de alto estado excitado, que efetivamente restaurou a população ao nível superior do laser da transição vermelha profunda. Além disso, os pesquisadores determinaram as condições ideais para esse laser, identificaram o processo de preenchimento dos níveis de energia do estado excitado e estabeleceram os parâmetros espectrais correspondentes. Esta pesquisa mostra grande promessa para melhorar o desempenho dos lasers usando outros íons de terras raras através de processos de absorção de estados excitados, abrindo caminho para o avanço de lasers ultra-rápidos de todas as fibras.

Os lasers de fibras são amplamente utilizados devido à sua estrutura compacta, excelente desempenho de dissipação de calor e sem necessidade de limpeza de cavidade óptica. Eles têm uma variedade de aplicações, como medição de usinagem de precisão, biofotônica e aplicações de defesa. Os lasers de fibra de alta potência na região óptica infravermelha, especialmente 1 μm, 1,53 μm e 2 μm, foram bem estudados usando fibras de vidro de silicato dopado. Esses lasers alcançaram poderes ópticos excedendo os quilowatts. Além disso, lasers de luz visível quebraram a saída do laser no nível Watt. No entanto, a potência de saída de lasers de todas as fibras de revestimento único na banda de luz visível ainda é limitada a 100 MW. Isso é atribuído principalmente a dois fatores principais. Primeiro, as fibras de flúor, que são o principal corpo de geração de laser visível, têm um limiar de baixo dano. Segundo, alcançar espelhos de laser totalmente fibra de luz visível de alto desempenho provou ser um desafio.

Nos últimos anos, os pesquisadores fizeram um progresso significativo no desenvolvimento de lasers leves visíveis ultra-rápidos, usando vários métodos tradicionais para melhorar o bloqueio de modo de luz visível, como incorporar cavidades de oito e oito e rotação de polarização não-linear de espaço livre em lasers de fibra DY, HO e PR/YB. No entanto, a potência de saída dos lasers bloqueados no modo de fibra ainda está limitada a alguns miliwatts, limitando suas aplicações. Portanto, é muito importante continuar explorando lasers visíveis de alto desempenho, porque a obtenção de produção de luz visível de onda contínua em uma estrutura de fibras é a base para a utilização de pulsos de alta energia.

As fibras de vidro de fluoreto Zblan dopadas com holmio atraíram atenção generalizada devido aos seus amplos recursos espectrais na região visível para o infravermelho próximo. Essas fibras fornecem três opções principais de bombeamento para o processo de geração de luz visível. O bombeamento de diodo a laser azul produz uma saída eficiente de laser verde, embora a qualidade do feixe seja limitada. Por outro lado, devido à longa vida útil do nível de energia de 5I7, a potência máxima de saída do laser vermelho profundo de fibras é de apenas 16 MW. Comparado ao bombeamento verde, o bombeamento vermelho cobre uma gama mais ampla de níveis de energia, que é propício para o estudo da interconexão e inversão entre diferentes níveis de energia. Além disso, a implementação de lasers de estado sólido vermelho de alto desempenho e tecnologia avançada de revestimento de pulverização de plasma, conhecida por seu limiar de alto dano, levou ao surgimento de lasers vermelhos profundos que operam no nível Watt. Esses estudos fornecem evidências adicionais para apoiar o aprimoramento das características de saída do laser por meio de processos de absorção no estado excitado que dependem da excitação de vermelho profundo e infravermelho próximo.