In einer in Optics Express veröffentlichten Studie hat ein Forschungsteam unter der Leitung von Professor Yuxi Fu vom Xi'an Institute of Optics and Precision Mechanics (XIOPM) der chinesischen Akademie der Wissenschaften zum ersten Mal entwickelt, als ein Room-Temperatur-Holmium-dotiertes Yttrium-Lithium-Fluorid (HO: HO: ylf) mit dem Laser mit hoher Effizienz mit hohem Effizienz mit einem mit der Effiziten geeigneten, was mit dem Effiziener mit hoher Effizienung zusammengesetzt ist. Ausgabe.
Laser, die im 2 & mgr; m -Spektralbereich arbeiten, sind für ihre Augensicherheit, hohe Wasserabsorption und niedrige atmosphärische Abschwächung hoch angesehen. Herkömmliche 2 & mgr; m-Laser erfordern typischerweise kryogene Kühlung, um die thermischen Effekte zu kontrollieren, was die Komplexität und die Kosten des Systems erhöht und ihre Anwendung in kompakten, räumlich begrenzten und mobilen Plattformen einschränkt. Daher ist die Entwicklung von 2 & mgr; m-Lasern mit hoher Leistung zu einer wichtigen Forschungsrichtung geworden.
Tabelle 1: Übersicht über Dünnscheibenlaser in der 2 μm-Region. Quelle: Bingying Lei, Liyi Zhang, Sen Yang et al., Nahe Beugungsbegrenzung in den Band Pumped Ho: YLF-Verbunddünnenscheibenlaser bei 2 μm, Optics Express (2025).
In dieser Studie entwickelten die Forscher eine neue Verbund-Dünnscheiben-Struktur auf der Basis von HO: YLF. Durch Kombination eines 2 at. % dotiertes HO: YLF -Kristall mit einer ungebundenen YLF -Kappenschicht, die mechanische Robustheit des Kristalls wurde signifikant verbessert, während der Amplifikationseffekt der spontanen Emission effektiv unterdrückt wurde, wodurch die Stabilität des Laserausgangs verbessert wurde.
Abbildung 1: Schematisches Diagramm von HO: YLF -Verbunddünnenscheibenkristall. (a) 3D -schematisches Diagramm von HO: YLF -Verbundscheibe. (b) Fotografie von Ho: YLF -Verbundverbund dünne Scheibe mit SIC -Kühlkörper geschweißt. (c) Querschnittsansicht von HO: YLF-Verbunddünne entlang der Ausbreitungsrichtung der Pumpenlicht. Quelle: Bingying Lei, Liyi Zhang, Sen Yang et al., Nahe Beugungsbegrenzung in den Band Pumped Ho: YLF-Verbunddünnenscheibenlaser bei 2 μm, Optics Express (2025).
Darüber hinaus optimierten die Forscher das optische Pumpsystem unter Verwendung einer Mehrkanalkonfiguration mit 12 Pumpzyklen in Kombination mit einer effizienten Strategie für das thermische Management. Dieser Ansatz gewährleistet nicht nur eine hohe Leistung, sondern minimiert auch die thermische Linsen, was zu einer hervorragenden Strahlqualität führt.
Abbildung 2: Schematisches Diagramm des HO: YLF -Dünnscheibenlasers. (a) 3D -schematisches Diagramm des dünnen Scheibenlasers basierend auf einem 12- -Styp -Pumpmodul. (b) Diagramm des experimentellen Aufbaus und zeigt den Verbunddünnenscheibenlaserkopf mit einem wassergekühlten Kühlkörper. Quelle: Bingying Lei, Liyi Zhang, Sen Yang et al., Nahe Beugungsbegrenzung in den Band gepumptem HO: YLF-Verbunddünnenscheibenlaser bei 2 μm, Optics Express (2025).
Die experimentellen Ergebnisse zeigen, dass der Spitzenausgangsleistung 26,5W beträgt, wenn der Laser durch einen 194 0 nm Thulium-dotierten Faserlaser mit einem Durchmesser von 1,8 mm gepumpt wird, beträgt 26,5 W, der optische Wirkungsgrad 38,1%und der Steigungswirkungsgrad 42. {0%. Die Strahlqualität ist nahezu beugend begrenzt und die relative Standardabweichung der Leistungsstabilität beträgt nur 0,35%.
Abbildung 3: Absorptions- und Emissionsquerschnitte von 2 at.% Dotiert HO: YLF -Kristalle bei Raumtemperatur. Quelle: Bingying Lei, Liyi Zhang, Sen Yang et al., Nahe Beugungsbegrenzung in den Band Pumped Ho: YLF-Verbunddünnenscheibenlaser bei 2 μm, Optics Express (2025).
Abbildung 4. HO: YLF -Dünnscheiben -Laserausgangsleistung, gemessen unter Verwendung von 3% Transmission OC. Quelle: Bingying Lei, Liyi Zhang, Sen Yang et al., Nahe Beugungsbegrenzung in den Band gepumptem HO: YLF-Verbunddünnenscheibenlaser bei 2 μm, Optics Express (2025).
Abbildung 5: Raumtemperaturspektren von (a) mit Thulium dotiertem Faserlaserpumpen und (b) CW-Emission. Die gestrichelten Linien geben die Absorptions- und Emissionsquerschnitte des Ho: ylf -Kristalls an. Jedes Spektrum repräsentiert den Durchschnitt von fünf Messungen. Quelle: Bingying Lei, Liyi Zhang, Sen Yang et al., Nahe Beugungsbegrenzung in den Band Pumped Ho: YLF-Verbunddünnenscheibenlaser bei 2 μm, Optics Express (2025).
Abbildung 6: Ausgangsstrahlqualität. (a) M2 -Messung von 26W -Ausgangsstrahlqualität. (b) Strahlprofile in verschiedenen Abständen (L=-200 mm, 0 mm, 100 mm und 300 mm). Quelle: Bingying Lei, Liyi Zhang, Sen Yang et al., Nahe Beugungsbegrenzung in den Band gepumptem HO: YLF-Verbunddünnenscheibenlaser bei 2 μm, Optics Express (2025).
Professor Fu sagte: "Diese Arbeit ebnet den Weg für die Entwicklung kompakter, kostengünstiger Hochleistungs-2 & mgr; m-Laser, die das Potenzial haben, 100-W-Werte zu erreichen, und fördert die ultraschnelle Laserwissenschaft. Sie bietet auch einen neuen Ansatz für die Entwicklung von Hochleistungs- und tragbaren Infrarot-Lasersystemen."
