2 um -5um vidutinio infraraudonųjų spindulių lazeris turi savo unikalių pritaikymų: ši juosta apima keletą atmosferos langų, todėl yra naudinga LIDAR, atmosferos ryšiui, lazerio nuotolio nustatymui, ypač didelės skiriamosios gebos astronominių spektrometrų kalibravimui ir optoelektroniniam aptikimui, ir tt [1]; Vidutinėje infraraudonųjų spindulių juostoje yra būdingos spektrinės linijos, žinomos kaip „molekuliniai pirštų atspaudai“, kurios gali būti naudojamos didelės spartos, didelės skiriamosios gebos, didelio spektrinio jautrumo, didelio signalo ir triukšmo santykio matavimui atliekant infraraudonųjų spindulių spektroskopiją [2]. ; vandens molekulės, esančios netoli 3 um, turi stiprią absorbcijos smailę, todėl jas galima naudoti daugelyje medicininių operacijų; yra absorbcijos spektrinės juostos molekuliniame kovalentiniame ryšyje, kuris gali būti naudojamas molekuliniam turiniui ir molekuliniam identifikavimui nustatyti, molekuliniam vaizdavimui pasiekti ir pan.
Prekyboje parduodami vidutinio infraraudonųjų spindulių lazeriniai šaltiniai yra OPO parametriniai svyruojantys lazeriai, superkontinuumo spektrinės šviesos šaltiniai, kvantiniai kaskadiniai lazeriai ir skaiduliniai lazeriai.
Vidutinio infraraudonųjų spindulių pluošto lazeris, atsižvelgiant į vidutinio infraraudonųjų spindulių pluošto realizavimą, gali būti suskirstytas į aktyvius ir pasyvius aspektus, daugiausia įskaitant vidutinio infraraudonųjų spindulių lazerį, kurio pagrindą sudaro retųjų žemių legiravimas, pvz., Er3 plus, Dy3 plius legiruotas ZBLAN pluošto lazeris. ; vidutinio infraraudonųjų spindulių lazeris, pagrįstas netiesiniu efektu, pvz., Ramano lazeris, lazerio superkontinuumo spektras; paremtas tuščiaviduriu optiniu pluoštu su specialia bangolaidžio struktūra, su skirtingomis dujomis, kad būtų pasiekti skirtingi bangos ilgiai. Skirtingi vidutinio infraraudonųjų spindulių lazerio bangos ilgiai. Pastaraisiais metais, nuolat tobulėjant ir tobulėjant pluoštinių lazerių technologijoms, vidutinio infraraudonųjų spindulių lazerio technologijos tyrimai yra karšti, susijusių eksperimentų ir produktų ataskaitų yra begalė, o čia aptariame tik vieno bangos ilgio vidutinio infraraudonųjų spindulių pluošto lazerį. įgyjant aktyvių skaidulų.
Er: ZBLAN šviesolaidis
Kadangi retųjų žemių elementas turi turtingą energijos lygio struktūrą, dalelės sužadinamos iki aukštesnio energijos lygio dėl pagrindinės būsenos sugerties, kai siurblio bangos ilgiai yra 655 nm, 790 nm ir 980 nm, o 1,55 um emisija gali būti gaunama perduodant spinduliuotę 4I13/2 energijos lygis į 4I15/2 energijos lygį ir 2,8 um emisija perkeliant iš 4I11/2 energijos lygio į 4I13/2 energijos lygį. Dalelių šuolis nuo 4F9/2 energijos lygio iki 4I9/2 energijos lygio gali sukelti 3,5 um emisiją. Šiuo metu tai yra gana įprastas būdas gauti 2,8 um lazeravimą iš didelės koncentracijos legiruoto Er: ZBLAN pluošto [4]
Fluoro pluoštas naudojamas 2-3um šviesai, sulfido pluoštas naudojamas 3-6,5 um šviesai, o ilgesni nei 6,5 um bangos ilgiai gali būti išvesti naudojant halogenidų pluoštą. Fluoro pluoštas daugiausia yra aliuminio fluoridas (AlF3), ZBLAN (53 proc. ZrF4-20 proc. BaF2-4 proc. LaF3-3 proc. AlF3-20 proc. NaF) arba indžio fluoridas (InF3) ir tt kaip fluorido daugiakomponentinio stiklo pluošto matricinė medžiaga. Vienas iš ZBLAN šiuo metu yra dažniau naudojamas optinis pluoštas, galima pasiekti retųjų žemių dopingą, nes jo suliejimo su silicio pagrindu pluošto sujungimo procesas yra gana subrendęs, galima naudoti komercines optinio pluošto sintezės sujungimo mašinas, galima naudoti InF ir AlF pluoštą. naudojamas kaip šviesolaidinis įtaisas (pvz., pluošto kombinatorius) ir šviesolaidinių galinių dangtelių gamybai. Tačiau lengvas drėkinimas yra pagrindinis fluoro pluošto trūkumas.
2,8 um vidutinio infraraudonųjų spindulių nepertraukiamo pluošto lazeris
1988 m. Brierley pranešė apie pirmąjį 2,7 um Er3 plius legiruotą skaidulinį lazerį[5].
1999 m. Er:ZBLAN šviesolaidinio lazerio išėjimo galia pasiekė vatų skalės proveržį, o Jackson ir kt. [6] pasiekė 1,7 W lazerio galią, naudodami Er3 plus / Pr3 plus kartu legiruotą ZBLAN skaidulą.
XXI amžiuje, tobulėjant pluošto paruošimo technologijoms ir šviesolaidžių lazerių technologijoms, 3 um juostos lazerių galia buvo dar labiau padidinta. Tarp jų Kioto universitetas Japonijoje, Adelaidės universitetas Australijoje, Laval universitetas Kanadoje ir Šendženo universitetas Kinijoje pranešė apie puikią eksperimentinę pažangą.
2015 m. Fortinas ir kt. [7] iš Laval universiteto (Kanada) pranešė apie Er3 plius legiruotą fluorido pluošto lazerį, kurio išėjimo galia yra 30,5 W, o išėjimo bangos ilgis – 2938 nm. Sistema naudojo pluošto Bragg gardelę, pagrįstą vidiniu ėsdinimu, ty ZBLAN ir Er:ZBLAN skaidulose buvo išgraviruotos aukšto ir mažo atspindžio gardelės, kad susidarytų 10 m ilgio rezonansinė ertmė, o pluošto galas buvo sujungtas. su AlF3 galine dangteliu, kad sumažintų tirpimą ir pagerintų lazerio stabilumą, o bendras lazerio efektyvumas yra 16 procentų esant 980 nm siurbimui.
2018 m. Aydin ir kt. [8], Lavalo universitetas, Kanada, baigė ėsdinti groteles visoje Er:ZBLAN pluošto dalyje ir pasiekė 41,6 W lazerio galią esant 2,8 um, naudojant nuolatinį skaidulinį lazerį dvigubo siurbimo režimu. . Tai didžiausia žinoma Er:ZBLAN vidutinio infraraudonųjų spindulių pluošto lazerio išvesties galia.
2021 m. Chunyu Guo ir kiti[10] iš Šendženo universiteto pranešė apie pirmąjį 2,8 um vidutinio infraraudonųjų spindulių lazerio išvestį su viso pluošto struktūra ir 20 W galia Kinijoje. Naudojamo Er3 plus :ZrF4 legiruoto pluošto skersmuo yra 15 um, skaitinė diafragma NA yra apie 0,12, bendras ilgis 6,5 m, sugerties koeficientas 2-3 dB/m@976 nm, o grotelės yra labai atspindinčios. (99 proc. HR-FBG) ir mažai atspindinčios grotelės (10 proc. OC-FBG), tiesiogiai įrašytos ant stiprinimo pluošto, kurio centrinis bangos ilgis yra 2825 nm, kuris sudaro rezonansinę ertmę su Er pluoštu. Kaip parodyta ▼ pav. Silicio ir ZBLAN pluoštų lydymosi procesą, taip pat galinių dangtelių ir pasyviųjų skaidulų sujungimo procesą nepriklausomai sukūrė reporterio komanda, pagaminusi dengiančius optinius filtrus ir AlF3 pluošto galiniai dangteliai. Perskaičiavimo iš optinio į optinį efektyvumas yra 14,5 proc., kai siurblio galia yra 140 W, 输出功率20.3W@2.8um.
In 2023, the output power of a single-ended pumped mid-infrared fiber laser was increased to 33.8 W using a coated reflector and a homemade high-performance mid-infrared fiber endcap to provide resonant cavity feedback, combined with an efficient coupling technique for high-power pumped light, and the highest laser efficiency was obtained at a power level of >30 W. [21]
Po daugelio metų pastangų šviesolaidinio lazerio darbuotojai labai optimizavo vidutinio infraraudonųjų spindulių pluošto apdorojimą, šiuo metu naudojant komercinę specialią skaidulų apdorojimo įrangą, galite gauti mažesnius sintezės nuostolius, yra naudojami vidutinio infraraudonųjų spindulių režimo lauko derintuvuose, kombinatoriuose / skirstytuvuose. , išvesties galinį dangtelį ir įvairius kitus įrenginius, kad būtų paleista gaminio lygio viso pluošto vidutinio infraraudonųjų spindulių šviesos šaltinio struktūra.
Vidutinio infraraudonųjų spindulių Q impulsinis skaidulinis lazeris
2020 m. Sojka ir kt. [11] naudojo 30 W 975 nm lazeriu pumpuojamą 15 um šerdies skersmens, 7 procentų molinės koncentracijos Er:ZBLAN dvigubo apvalkalo pluoštą, kad gautų akusto-optinę Q moduliuotą skaidulos išvestį. lazeris, kurio bangos ilgis yra 2,8 um, pasikartojimo dažnis 10 kHz, ir lazerio išėjimas, kurio impulso energija yra 46 uJ 1,1 m ilgio Er:ZBLAN pluošte, kurio didžiausia galia yra 0,821 kW su impulso plotis 56 ns. 2021 m. jie naudojo Er:ZBLAN daugiamodį pluoštą, kurio šerdies skersmuo buvo 35 um ir impulso plotis 26 ns, o didžiausia galia 12,7 kW ir impulso energija 330 uJ [12].
2021, Shen ir kt. pasiekė pirmąjį impulsinį 2,8 um lazerio išvestį naudojant elektrooptinę Q moduliaciją. Kaip stiprinimo terpė buvo naudojamas ZBLAN pluoštas, kurio šerdies skersmuo yra 33 um, su 6 procentų Er koncentracija, o elektrooptinis moduliatorius buvo pasirinktas kaip RTP kristalas, kurio impulso plotis 13,1 ns impulso energija yra 205,7 uJ ir didžiausia 15,7 kW galia, o tai yra didžiausia Er:ZBLAN moduliuoto Q pluošto lazerio galia, apie kurią buvo pranešta.
Itin greitas šviesolaidinis lazeris su vidutiniu infraraudonųjų spindulių režimu
Silicio pagrindu pagamintuose pluoštuose yra Tm legiruotų pluoštų, skirtų 2 um lazerių išvestims, o technologija buvo gana brandi, o tobulėjant pluošto ir prietaisų technologijoms po vieną pasiekiamos aukštesnės specifikacijos.
2018 m. Jenos universitetas pranešė apie 1000 W vidutinę galią, 256 fs 2 um itin greito lazerio, naudojančio Tm legiruotą fotoninį kristalų pluoštą su dideliu režimo lauko plotu, 50/250-Tm-PM-PCF. tai kol kas didžiausia panašių eksperimentų metrika.
Jei bangos ilgio juosta viršija 2 um, dauguma dabartinių pluoštinių lazerių tyrimų naudoja pasyviojo režimo fiksavimo technologiją, daugiausia įsotinančios absorbcijos ir netiesinių efektų pavidalu. Pirmasis naudoja medžiagas, turinčias optiškai prisotintų sugerties savybių kaip režimo blokuojamus įrenginius, tokius kaip SESAM, metalu legiruotus kristalus, tokius kaip Fe: ZnSe ir kt., o antroji naudoja optinius netiesinius efektus ir kitas priemones lygiaverčiams įsotinamiesiems absorberiams sukurti, pvz. netiesinis poliarizacijos sukimas (NPR), netiesinis optinis kilpos veidrodis (NOLM) ir kt.
2020 m. Guo ir kt. [14] pranešė, kad WSe2 plonos plėvelės buvo auginamos kaip SA, naudojant CVD, ir perkeltos į paauksuotus veidrodžius, kad susidarytų WSe2-SAM, kurios pagrindu sukuriamas režimu užrakintas impulsas, kurio impulso plotis 21 ps, pakartotinis 42,43 MHz dažnis ir vidutinė 360 mW galia buvo pasiekta naudojant 980 nm lazerį, pumpuojamą su 6 procentų moline Er:ZBLAN pluošto koncentracija.
2022 m. Qin ir kt. [15] iš Šanchajaus Jiaotong universiteto parengė InAs/GaSb supergardelę SESAM, naudodami molekulinio pluošto epitaksinio augimo techniką, kuri gali lanksčiai reguliuoti įsotinamojo absorberio atsako diapazoną, soties energijos tankį, atkūrimo laiką ir kitus parametrus bei pasiekė stabilų režimu užblokuotą išvestį iš 3,5 um Er:ZBLAN šviesolaidinio lazerio, kurio impulso plotis yra 14,8 ps, vidutinė galia 149 mW ir pasikartojimo dažnis 36,56 MHz.
2019 m. Qin ir kt. [16] iš Šanchajaus Jiaotong universiteto dar labiau sutrumpino režimu užblokuoto impulso plotį iki 215 fs, naudodami Ge strypus dispersijos valdymui, kurių impulso energija buvo 9,3 nJ, o didžiausia galia - 43,3 kW.
2020 m. Gu ir kt. [17] iš Šanchajaus Jiaotong universiteto pranešė apie solitoninį impulsą su 131 fs režimu užblokuotu išėjimu, 22,68 kW didžiausią galią ir 3 nJ impulso energiją, pagrįstą NPR technika 2,8 μm Er∶ZBLAN pluošto lazeriui.
Tais pačiais metais Huang ir kt. [18], naudodami NPR techniką, siurbdami 3,3 m ilgio Er: ZBLAN skaidulą 980 nm bangos ilgio bangos ilgio Er: ZBLAN pluoštą pasiekė 126 fs impulso pločio ir 10 nJ impulso išėjimo režimu. Er: ZBLAN stiprintuvas ir ZBLAN netiesinis pluoštas dar labiau suspaudė impulso plotį iki 15,9 fs, o galutinė didžiausia impulso galia buvo 500 kW.
2022 m. Yu ir kt. [19] paruošė impulsinį sėklų šviesos šaltinį, kurio impulso plotis yra 283 fs, naudodami 2,4 m ilgio Er:ZBLAN pluoštą, legiruotą 7 procentų moline koncentracija, ir toliau suspaudė impulso plotį iki 59 fs, naudojant netiesinį stiprinimą. , gaunant vidutinę impulsinę galią iki 4,13 W, o tai yra didžiausia vidutinė iki šimto femtosekundžių šviesolaidinio lazerio išėjimo galia.
Cįtraukimas
Vidutinio infraraudonųjų spindulių pluošto lazeris, kompaktiškas šviesolaidinis lazeris, mažiau priežiūros, didelis stabilumas, aukšta spindulių kokybė ir daug kitų privalumų, fluoras, sulfidas, halogenidas, tuščiaviduris pluoštas ir kiti vidutinio infraraudonųjų spindulių pluoštai, naudojant galios, spektrinius, šviesolaidinius įrenginius , ir kiti vidutinio infraraudonųjų spindulių lazerio kūrimo aspektai labai paskatino vidutinio infraraudonųjų spindulių lazerio kūrimą, nes vidutinio infraraudonųjų spindulių medžiagos ir šviesolaidžio technologija toliau bręsta, bus daugiau aukštos kokybės vidutinio infraraudonųjų spindulių pluošto lazerio. produktų, kurie išeis į krašto apsaugos, mokslinių tyrimų, pramonės gamybos, medicinos priežiūros ir kitose srityse, vaidinti vis didesnį vaidmenį.
