Chiński zespół opracował 1,2-mikrometrowy, stroikowy laser światłowodowy Ramana o dużej mocy

Zespół chiński opracował strojący detektor Ramana o dużej mocy i paśmie 1,2 μmlaser światłowodowy

Źródła laserowedziałające w paśmie 1,2 μm mają pewne unikalne zastosowania w terapii fotodynamicznej, diagnostyce biomedycznej i wykrywaniu tlenu. Ponadto mogą być używane jako źródła pomp do parametrycznego generowania światła średniej podczerwieni i do generowania światła widzialnego poprzez podwojenie częstotliwości. Lasery w paśmie 1,2 μm zostały osiągnięte z różnymilasery półprzewodnikowe, w tymlasery półprzewodnikowe, diamentowe lasery Ramana i lasery światłowodowe. Spośród tych trzech laserów laser światłowodowy ma zalety prostej struktury, dobrej jakości wiązki i elastycznej obsługi, co czyni go najlepszym wyborem do generowania lasera pasma 1,2 μm.
Ostatnio zespół badawczy pod przewodnictwem profesora Pu Zhou w Chinach zainteresował się laserami światłowodowymi dużej mocy w paśmie 1,2 μm. Obecne lasery światłowodowe dużej mocylaseryto głównie lasery światłowodowe domieszkowane iterbem w paśmie 1 μm, a maksymalna moc wyjściowa w paśmie 1,2 μm jest ograniczona do poziomu 10 W. Ich praca zatytułowana „High power tunable Raman fiber laser at 1.2μm waveband” została opublikowana w czasopiśmie Frontiers ofOptoelektronika.

FIG. 1: (a) Eksperymentalna konfiguracja wzmacniacza światłowodowego Ramana o dużej mocy i (b) lasera z losowym włóknem Ramana o paśmie 1,2 μm. PDF: włókno domieszkowane fosforem; QBH: kwarc objętościowy; WDM: multiplekser z podziałem długości fali; SFS: superfluorescencyjne źródło światła światłowodowego; P1: port 1; P2: port 2. P3: oznacza port 3. Źródło: Zhang Yang i in., Laser światłowodowy Ramana o dużej mocy i paśmie 1,2 μm, Frontiers of Optoelectronics (2024).
Pomysł polega na wykorzystaniu efektu wymuszonego rozpraszania Ramana w pasywnym włóknie do generowania lasera dużej mocy w paśmie 1,2 μm. Wymuszonego rozpraszania Ramana jest efektem nieliniowym trzeciego rzędu, który zamienia fotony na dłuższe fale.

Rysunek 2: Strojone widma wyjściowe losowego RFL przy (a) 1065-1074 nm i (b) 1077 nm długościach fal pompujących (Δλ odnosi się do szerokości linii 3 dB). Źródło: Zhang Yang i in., Strojony laser światłowodowy Ramana o dużej mocy w paśmie fal 1,2 μm, Frontiers of Optoelectronics (2024).
Naukowcy wykorzystali efekt rozpraszania Ramana wymuszonego w domieszkowanym fosforem włóknie, aby przekształcić domieszkowane iterbem włókno o dużej mocy w paśmie 1 μm w pasmo 1,2 μm. Sygnał Ramana o mocy do 735,8 W został uzyskany przy 1252,7 nm, co jest najwyższą mocą wyjściową lasera światłowodowego w paśmie 1,2 μm zgłoszoną do tej pory.

Rysunek 3: (a) Maksymalna moc wyjściowa i znormalizowane widmo wyjściowe przy różnych długościach fal sygnału. (b) Pełne widmo wyjściowe przy różnych długościach fal sygnału, w dB (Δλ odnosi się do szerokości linii 3 dB). Źródło: Zhang Yang i in., High power tunable Raman fiber laser at 1.2μm waveband, Frontiers of Optoelectronics (2024).

Rysunek 4: (a) Charakterystyka widma i (b) ewolucji mocy wzmacniacza światłowodowego Ramana o dużej mocy z możliwością strojenia przy długości fali pompowania 1074 nm. Źródło: Zhang Yang i in., Laser światłowodowy Ramana o dużej mocy z możliwością strojenia przy paśmie fal 1,2 μm, Frontiers of Optoelectronics (2024)