Az Optics Express-ben közzétett tanulmányban a Kínai Tudományos Akadémia Xi'an Optikai és Precíz-mechanikai Intézetének Yuxi Fu professzor vezetésével végzett kutatócsoport először kifejlesztett egy szobahőmérsékletű holmium-doppingos Yttrium-lítium-fluorid (Ho: YLF) kompozit vékony diszk-lézeret, amely elérheti a magas színvonalú lézerkimenetet.
A 2 μm -es spektrális tartományban működő lézereket nagyra becsülik a szembiztonságuk, a nagy vízelnyelés és az alacsony légköri csillapítás szempontjából. A hagyományos 2 μm-es lézereknek általában kriogén hűtést igényelnek a hőhatások szabályozására, ami növeli a rendszer bonyolultságát és költségeit, és korlátozza alkalmazásukat a kompakt, űrkonzervált és mobil platformon. Ezért a nagy teljesítményű szobahőmérsékletű, 2µm-es lézerek kifejlesztése fontos kutatási iránygá vált.
1. táblázat: A vékony lemezes lézerek áttekintése a 2 μm-es régióban. Forrás: Binging Lei, Liyi Zhang, Sen Yang és munkatársai, közel a diffrakciós korlátozott sávban szivattyúzott HO: YLF kompozit vékony lemez lézer 2 μm-en, Optics Express (2025).
Ebben a tanulmányban a kutatók új kompozit vékony lemez-struktúrát dolgoztak ki, amely a HO: YLF-en alapul. A 2 -es kombinációval. % Doped HO: YLF kristály, nem egy nem fel nem állított YLF -korlátú réteggel, a kristály mechanikai robusztussága szignifikánsan javult, míg a spontán emisszió amplifikációs hatását hatékonyan elnyomták, ezáltal javítva a lézer kimenet stabilitását.
1. ábra: A HO: YLF kompozit vékony lemezkristály vázlatos diagramja. (A) A HO: YLF kompozit vékony lemez 3D -s vázlatos diagramja. (B) HO fényképe: YLF kompozit vékony lemez, hegesztve a SIC -mosogatóhoz. (C) A HO keresztmetszeti nézete: YLF kompozit vékony lemez a szivattyú fény terjedési iránya mentén. Forrás: Binging Lei, Liyi Zhang, Sen Yang és munkatársai, közel a diffrakciós korlátozott sávban szivattyúzott HO: YLF kompozit vékony lemez lézer 2 μm-en, Optics Express (2025).
Ezenkívül a kutatók optikai szivattyúzási rendszert optimalizáltak, többcsatornás konfigurációval 12 szivattyúzási ciklussal, egy hatékony hőkezelési stratégiával kombinálva. Ez a megközelítés nem csak a nagy teljesítményt biztosítja, hanem minimalizálja a termikus lencsét is, ami kiváló fényminőséget eredményez.
2. ábra: A HO: YLF vékony lemez lézer vázlatos diagramja. (a) A vékony lemez lézer 3D -s vázlatos diagramja, amely 12- Way szivattyú modul alapján. (B) A kísérleti beállítás diagramja, amely a kompozit vékony lemez lézerfejet tartalmazza vízhűtéses hűtőbordával. Forrás: Binging Lei, Liyi Zhang, Sen Yang és munkatársai, közel a diffrakciós korlátozott sávban szivattyúzott HO: YLF kompozit vékony lemez lézer 2 μm-en, Optics Express (2025).
A kísérleti eredmények azt mutatják, hogy amikor a lézert egy 194 0 nm-es thulium-adalékolt szálas lézer szivattyúzza, 1,8 mm átmérőjű, a csúcs kimeneti teljesítménye eléri a 26,5W-ot, az optikai hatékonyság 38,1%, a lejtő hatékonysága pedig 42. A sugár minősége szinte diffrakció korlátozott, és a teljesítménystabilitás relatív szórása csak 0,35%.
3. ábra: Az abszorpció és az emissziós keresztmetszetek 2 -nél. Forrás: Binging Lei, Liyi Zhang, Sen Yang és munkatársai, közel a diffrakciós korlátozott sávban szivattyúzott HO: YLF kompozit vékony lemez lézer 2 μm-en, Optics Express (2025).
4. ábra. Forrás: Binging Lei, Liyi Zhang, Sen Yang és munkatársai, közel a diffrakciós korlátozott sávban szivattyúzott HO: YLF kompozit vékony lemez lézer 2 μm-en, Optics Express (2025).
5. ábra: Az (a) thulium-adalékolt szálas szivattyúzás és (B) CW emisszió szobahőmérsékleti spektrumai. A szaggatott vonalak jelzik a HO: YLF kristály abszorpcióját és emissziós keresztmetszeteit. Mindegyik spektrum öt mérés átlagát képviseli. Forrás: Binging Lei, Liyi Zhang, Sen Yang és munkatársai, közel a diffrakciós korlátozott sávban szivattyúzott HO: YLF kompozit vékony lemez lézer 2 μm-en, Optics Express (2025).
6. ábra: A kimeneti sugár minősége. (A) M2 26 W kimeneti sugárminőség mérése. (B) sugárprofilok különböző távolságokon (L=-200 mm, 0 mm, 100 mm és 300 mm). Forrás: Binging Lei, Liyi Zhang, Sen Yang és munkatársai, közel a diffrakciós korlátozott sávban szivattyúzott HO: YLF kompozit vékony lemez lézer 2 μm-en, Optics Express (2025).
Fu professzor elmondta: "Ez a munka előkészíti az utat a kompakt, költséghatékony, nagy teljesítményű, 2 μm-es lézerek fejlesztéséhez, amelyek képesek elérni a 100W szintet, elősegítve az ultragyors lézertudományt. Ez új megközelítést is kínál a nagy teljesítményű és hordozható infravörös lézerrendszerek fejlesztéséhez."
