I en studie publisert i Optics Express, har et forskerteam ledet av professor Yuxi Fu fra Xi'an Institute of Optics and Precision Mechanics (XIOPM) fra Chinese Academy of Sciences utviklet for første gang et rom-holor-disk-disk-disk-disk. utgang.
Lasere som opererer i spektralområdet 2 um er høyt ansett for øyesikkerhet, høy vannabsorpsjon og lav atmosfærisk demping. Konvensjonelle 2 um lasere krever vanligvis kryogen kjøling for å kontrollere termiske effekter, noe som øker kompleksiteten og kostnadene for systemet og begrenser applikasjonen deres i kompakte, rombegrensede og mobile plattformer. Derfor har utviklingen av høyeffekt romtemperatur 2 um lasere blitt en viktig forskningsretning.
Tabell 1: Oversikt over lasere med tynndisk i 2 μm-regionen. Kilde: Bingying Lei, Liyi Zhang, Sen Yang et al., Nær diffraksjonsbegrenset in-bånd pumpet HO: YLF Composite Thin Disk Laser på 2 μm, Optics Express (2025).
I denne studien utviklet forskerne en ny sammensatt tynn-diskstruktur basert på HO: YLF. Ved å kombinere en 2 AT. % dopet HO: YLF -krystall med et udopet YLF -capping -lag, den mekaniske robustheten til krystallen ble betydelig forbedret, mens amplifiseringseffekten av spontan utslipp ble effektivt undertrykt, og dermed forbedret stabiliteten til laserutgangen.
Figur 1: Skjematisk diagram over HO: YLF sammensatt tynn diskkrystall. (a) 3D skjematisk diagram over ho: ylf kompositt tynn disk. (b) Fotografi av HO: YLF Composite tynn disk sveiset til sic kjøleribbe. (c) Tverrsnitt av HO: YLF sammensatt tynn disk langs forplantningsretningen til pumpelys. Kilde: Bingying Lei, Liyi Zhang, Sen Yang et al., Nær diffraksjonsbegrenset in-bånd pumpet HO: YLF Composite Thin Disk Laser på 2 μm, Optics Express (2025).
I tillegg optimaliserte forskerne det optiske pumpesystemet ved bruk av en flerkanals konfigurasjon med 12 pumpesykluser kombinert med en effektiv termisk styringsstrategi. Denne tilnærmingen sikrer ikke bare høy effekt, men minimerer også termisk linse, noe som resulterer i utmerket strålekvalitet.
Figur 2: Skjematisk diagram over HO: YLF tynn disklaser. (a) 3D skjematisk diagram over den tynne disklaseren basert på en 12- veispumpemodul. (b) Diagram over det eksperimentelle oppsettet, som viser det sammensatte tynne disklaserhodet med en vannkjølt kjøleribbe. Kilde: Bingying Lei, Liyi Zhang, Sen Yang, et al., Nær diffraksjonsbegrenset in-bånd pumpet HO: YLF Composite Thin Disk Laser på 2 μm, Optics Express (2025).
De eksperimentelle resultatene viser at når laseren pumpes av en 194 0 nm thulium-dopet fiberlaser med en diameter på 1,8 mm, når den topputgangseffekten når 26,5W, er den optiske effektiviteten 38,1%, og hellingseffektiviteten er 42. 0%. Strålekvaliteten er nesten diffraksjonsbegrenset, og det relative standardavviket for kraftstabiliteten er bare 0,35%.
Figur 3: Absorpsjon og emisjonstverrsnitt av 2 ved.% Doped HO: YLF -krystaller ved romtemperatur. Kilde: Bingying Lei, Liyi Zhang, Sen Yang et al., Nær diffraksjonsbegrenset in-bånd pumpet HO: YLF Composite Thin Disk Laser på 2 μm, Optics Express (2025).
Figur 4. HO: YLF tynn disklaserutgangskraft målt ved bruk av 3% transmittans OC. Kilde: Bingying Lei, Liyi Zhang, Sen Yang, et al., Nær diffraksjonsbegrenset in-bånd pumpet HO: YLF Composite Thin Disk Laser på 2 μm, Optics Express (2025).
Figur 5: Romtemperaturspektre for (a) thulium-dopet fiberlaserpumping og (b) CW-utslipp. De stiplede linjene indikerer absorpsjons- og utslippstverrsnitt av HO: YLF -krystall. Hvert spekter representerer gjennomsnittet av fem målinger. Kilde: Bingying Lei, Liyi Zhang, Sen Yang et al., Nær diffraksjonsbegrenset in-bånd pumpet HO: YLF Composite Thin Disk Laser på 2 μm, Optics Express (2025).
Figur 6: Utgangsstrålekvalitet. (A) M2 Måling av 26W utgangsstrålekvalitet. (b) Stråleprofiler i forskjellige avstander (l=-200 mm, 0 mm, 100mm og 300mm). Kilde: Bingying Lei, Liyi Zhang, Sen Yang, et al., Nær diffraksjonsbegrenset in-bånd pumpet HO: YLF Composite Thin Disk Laser på 2 μm, Optics Express (2025).
Professor Fu sa: "Dette arbeidet baner vei for utvikling av kompakte, kostnadseffektive høyeffekt 2 um lasere som har potensial til å nå 100W nivåer, og fremme ultrafast laservitenskap. Det gir også en ny tilnærming til å utvikle høye kraft- og bærbare infrarøde lasersystemer."
