Neseniai profesoriaus Zhao Yong iš Šiaurės rytų universiteto, asocijuotojo Wu Han iš Sičuano universiteto, asocijuotojo tyrėjo Ma Rui iš Šendženo universiteto ir profesoriaus Wang Zinan iš Kinijos Elektronikos mokslo ir technologijų universiteto komanda bendradarbiavo siekdama apibrėžti pažangą šioje srityje. atsitiktinių skaidulinių lazerių spektrinio valdymo mechanizmas, charakteristikos ir pritaikymai. Jie išsamiai supažindino su didelio spektrinio grynumo, siaurajuosčio išėjimo, lankstaus bangos ilgio derinimo ir kelių bangų ilgio išvesties atsitiktinių skaidulinių lazerių tyrimų pažanga, trumpai apibendrino spektriniu valdymu pagrįstų atsitiktinių skaidulinių lazerių taikymą ir laukė plėtros perspektyvų, tyrimų. kelius ir iššūkius, su kuriais susiduria atsitiktiniai pluošto lazeriai, pagrįsti spektrine kontrole.
Kaip naujo tipo atsitiktinis lazeris, atsitiktinis skaidulinis lazeris buvo tyrimų taškas, sukurtas per pastarąjį dešimtmetį. Palyginti su tradiciniais skaiduliniais lazeriais su fiksuotomis rezonansinių ertmių struktūromis, atsitiktiniams skaiduliniams lazeriams nereikia tikslių rezonansinių ertmių struktūrų ir jie turi didesnę konstrukcijos projektavimo laisvę. Atsitiktinių skaidulinių lazerių pranašumai yra konversijos efektyvumas, kryptingumas, kaina ir kt., Be to, jie gali būti gera platforma įvairių formų didelio našumo lazerių konstravimui. Visų pirma atsitiktiniai pluoštiniai lazeriai, pagrįsti skirtingomis stiprinimo terpėmis, turi puikų bangos ilgio lankstumą ir gali pasiekti savavališko bangos ilgio lazerinį lazerinį lazerį 1–2,1 µm juostoje. Pastaraisiais metais mokslininkai atliko nuodugnius teorinius ir eksperimentinius atsitiktinių skaidulinių lazerių spektrinių charakteristikų tyrimus. Spektrinio reguliavimo dėka atsitiktiniai pluošto lazeriai demonstruoja aukšto spektrinio grynumo, siauro dažnių juostos pločio ir kelių bangų ilgio išvestį. Be to, atsitiktiniai skaiduliniai lazeriai, pasižymintys unikaliomis spektrinėmis charakteristikomis, turi plačias taikymo perspektyvas šviesolaidinio ryšio, šviesolaidinio jutimo, vaizdų be dėmių, superkontinuumo generavimo, netiesinio dažnio konvertavimo, vidutinio infraraudonųjų spindulių lazerinio siurblio šaltinių ir lazerinio ryšio srityse. varomas inercinis uždarumas (1 pav.).
Pagrindiniai atsitiktinių skaidulinių lazerių spektrinių charakteristikų tyrimai
Siekdami teoriškai aprašyti ir išanalizuoti atsitiktinių skaidulinių lazerių spektrines charakteristikas ir ištirti jų fizikinius dėsnius, mokslininkai pasiūlė nuo spektro priklausomą galios pastovios būsenos pusiausvyros modelį, netiesinį Schrödingerio modelį ir bangų dinamikos modelį, skirtą tiksliai įvertinti išėjimo galią. ir atsitiktinių skaidulinių lazerių spektrinių pokyčių procesas. Pastaraisiais metais mokslininkai eksperimentiškai ištyrė atsitiktinių skaidulinių lazerių spektrines statistines charakteristikas, įvedė replikų simetriją, sulaužytą į atsitiktinius pluoštinius lazerius, ir taikė statistinės analizės metodus, pagrįstus sukimosi stiklo teorija, kad ištirtų atsitiktinių pluoštų lazerių sutrikimus ir netiesinę sąveiką.
Atsitiktiniai pluošto lazeriai su puikiu bangos ilgio lankstumu
Gavęs naudos iš skirtingų stiprinimo mechanizmų, įskaitant trečiosios eilės netiesinio efekto padidėjimą (pvz., stimuliuotą Ramano sklaidą ir stimuliuotą Brillouino sklaidą) ir aktyvų retųjų žemių jonų dopingo stiprinimą (pvz., iterbio, erbio, erbio / iterbio, bismuto ir Tuliu legiruotų aktyvių skaidulų), atsitiktiniai pluošto lazeriai gali veikti 1-2.1 µm juostoje. Atsitiktiniuose pluošto lazeriuose, kuriuose naudojami fiksuoti siurbliai, derinant derinamus filtrus arba nuo bangos ilgio priklausančius taškinius veidrodžius ir keičiant filtrų arba taškinių veidrodžių centrinį bangos ilgį, galima pasiekti plokščią ir efektyvų bangos ilgio derinimą plačiame diapazone. Be to, įdiegus bangos ilgio programuojamus taškinius veidrodžius, atsitiktinių skaidulinių lazerių spektras gali būti programuojamas ir nuolat derinamas pagal suprojektuotą spektrinę formą. Visų pirma, pakopiniams atsitiktiniams Ramano pluošto lazeriams, pagrįstiems plačiajuosčio ryšio taškų veidrodžiais ir grįžtamuoju grįžtamuoju ryšiu, lazerio bangos ilgį galima nuolat derinti dideliame diapazone, tiesiogiai keičiant siurblio bangos ilgį ir siurblio galią.
Atsitiktinių skaidulinių lazerių spektrinis valdymas
Kaskadiniai atsitiktiniai Ramano pluošto lazeriai pasižymi puikiu bangos ilgio lankstumu. Tačiau pakopinio konversijos proceso metu dėl likusios žemos eilės Stokso šviesos sumažės lazerio spektrinis grynumas. Pritaikę naujo tipo laiko srities stabilų siurblio šaltinį (pvz., nenuoseklų plačiajuosčio ryšio sustiprintą spontanišką emisijos siurbimą, iterbio legiruotą atsitiktinį pluošto lazerinį siurbimą ir išplėstą linijos pločio vieno dažnio lazerinį siurbimą), mokslininkai pasiekė įvairių pakopinių atsitiktinių Ramano skaidulų. didelio spektrinio grynumo lazeriai. Kita vertus, esant didelei siurblio galiai, veikiamai netiesinių efektų, tokių kaip keturių bangų maišymas ir skersinių fazių moduliavimas pluošte, visiškai atviros ertmės atsitiktinio pluošto lazerio išėjimo spektrinis dažnių juostos plotis paprastai yra kelių nanometrų dydis. . Siekiant patenkinti siauros linijos pločio šviesos šaltinių poreikius tokiais atvejais kaip didelio efektyvumo lazerio dažnio padvigubinimas, didelio tikslumo matavimas ir nuoseklus pluošto ryšys, siaurajuosčio atsitiktinio pluošto lazeriai gali būti sukurti pridedant įvairius taškinius reflektorius su reguliuojamu spektru. forma ir dažnių juostos plotis pusiau atviros ertmės atsitiktinio pluošto lazerio struktūrai arba naudojant skirtingas stiprinimo terpes (pvz., stimuliuojamą Brillouino sklaidą) ir skirtingus pasyvius pluoštus (pvz., poliarizaciją palaikantį pluoštą, didelį sklaidos skaidulą) ir optimizuojant siurbimą. schema. Be to, atsitiktinių skaidulinių lazerių kelių bangų ilgio išvestį galima pasiekti pridedant spektrinio filtravimo elementus prie lazerio arba naudojant kaskadinį stimuliuotą Brillouin sklaidos stiprinimą.
Atsitiktinių skaidulinių lazerių taikymas remiantis spektrine kontrole
Atsitiktinių skaidulinių lazerių struktūrinis dizainas ir lankstus bangos ilgio konvertavimas leidžia juos labiau pritaikyti lazeriniam lazeriniam naudojimui specialiose juostose, kad atitiktų tokių programų poreikius kaip paskirstytas signalo stiprinimas, didelio signalo ir triukšmo santykio skaidulų jutimas, netiesinis dažnio konvertavimas ir vidutinis infraraudonųjų spindulių siurbimas. Tuo pačiu metu, palyginti su skaiduliniais lazeriais, pagrįstais rezonansinių ertmių struktūromis, buvo įrodyta, kad spektrinio modelio atsitiktinio pluošto lazeriai turi geresnį laiko srities stabilumą. Todėl atsitiktiniai skaiduliniai lazeriai turi didesnių pranašumų taikydami scenarijus, kuriuose keliami dideli lazerio šaltinio stabilumo reikalavimai. Be to, atsitiktinių skaidulinių lazerių mažas koherentiškumas ir spektrinis valdymas leidžia jiems parodyti unikalų taikymo potencialą didelio našumo vaizdavimo ir lazeriu valdomo inercinio uždarymo sintezėje.
