Chiński zespół opracował laser światłowodowy Ramana o dużej mocy i regulowanym paśmie 1,2 μm

Zespół chiński opracował stromy, wysokowydajny detektor Ramana o paśmie 1,2 μmlaser światłowodowy

Źródła laseroweLasery działające w paśmie 1,2 μm mają unikalne zastosowania w terapii fotodynamicznej, diagnostyce biomedycznej i pomiarach tlenu. Ponadto mogą być wykorzystywane jako źródła pomp do parametrycznego generowania światła w zakresie średniej podczerwieni oraz do generowania światła widzialnego poprzez podwojenie częstotliwości. Lasery w paśmie 1,2 μm zostały opracowane z różnymilasery na ciele stałym, w tymlasery półprzewodnikowe, diamentowe lasery Ramana i lasery światłowodowe. Spośród tych trzech laserów, laser światłowodowy charakteryzuje się prostą konstrukcją, dobrą jakością wiązki i elastycznością działania, co czyni go najlepszym wyborem do generowania laserów w paśmie 1,2 μm.
Ostatnio zespół badawczy pod kierownictwem profesora Pu Zhou z Chin zainteresował się laserami światłowodowymi dużej mocy w paśmie 1,2 μm. Obecnie dostępne 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.

Rys. 1: (a) Konfiguracja eksperymentalna wzmacniacza światłowodowego Ramana o dużej mocy z możliwością strojenia i (b) lasera z losowym światłowodem Ramana z możliwością strojenia w paśmie 1,2 μm. PDF: włókno domieszkowane fosforem; QBH: kwarcowe wypełnienie; 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 z możliwością strojenia w paśmie 1,2 μm, Frontiers of Optoelectronics (2024).
Pomysł polega na wykorzystaniu efektu wymuszonego rozpraszania Ramana w pasywnym włóknie do wygenerowania lasera dużej mocy w paśmie 1,2 μm. Wymuszone rozpraszanie Ramana to nieliniowy efekt trzeciego rzędu, który przekształca fotony w fale o większej długości.

Rysunek 2: Strojone widma wyjściowe losowego RFL dla (a) długości fal pompujących 1065–1074 nm i (b) 1077 nm (Δλ odnosi się do szerokości linii 3 dB). Źródło: Zhang Yang i in., Strojony laser światłowodowy Ramana o dużej mocy w paśmie 1,2 μm, Frontiers of Optoelectronics (2024).
Naukowcy wykorzystali efekt wymuszonego rozpraszania Ramana we włóknie domieszkowanym fosforem do konwersji włókna domieszkowanego iterbem o dużej mocy z pasma 1 μm na pasmo 1,2 μm. Sygnał Ramana o mocy do 735,8 W uzyskano przy 1252,7 nm, co stanowi najwyższą zgłoszoną do tej pory moc wyjściową lasera światłowodowego o paśmie 1,2 μm.

Rysunek 3: (a) Maksymalna moc wyjściowa i znormalizowane widmo wyjściowe dla różnych długości fal sygnału. (b) Pełne widmo wyjściowe dla różnych długości 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 w paśmie 1,2 μm, Frontiers of Optoelectronics (2024)