2um{1}}um oʻrta infraqizil lazerning oʻziga xos ilovalari bor: bu diapazon bir nechta atmosfera oynalarini qamrab oladi, bu esa uni LIDAR, atmosfera aloqalari, lazer diapazoni, ultra yuqori aniqlikdagi astronomik spektrometrlarni kalibrlash va optoelektronik aniqlash uchun foydali qiladi. va boshqalar [1]; o'rta infraqizil diapazonda "molekulyar barmoq izlari" deb nomlanuvchi xarakterli spektral chiziqlar mavjud bo'lib, ular yuqori tezlik, yuqori aniqlik, yuqori spektral sezgirlik, o'rta infraqizil spektroskopiya o'lchovining yuqori signal-shovqin nisbati uchun ishlatilishi mumkin [2] ; 3um yaqinidagi suv molekulalari kuchli assimilyatsiya cho'qqisiga ega, shuning uchun u ko'plab tibbiy operatsiyalarda ishlatilishi mumkin; molekulyar tarkibni va identifikatsiyaning molekulyar turini aniqlash, molekulyar tasvirga erishish va hokazolar uchun ishlatilishi mumkin bo'lgan yutilish spektral bandining molekulyar kovalent bog'lanishida joylashgan.
Savdoda mavjud bo'lgan o'rta infraqizil lazer manbalariga OPO parametrik tebranish lazerlari, superkontinuum spektral yorug'lik manbalari, kvant kaskad lazerlari va tolali lazerlar kiradi.
O'rta infraqizil tolali lazer, o'rta infraqizil tolani amalga oshirishga ko'ra, faol va passiv jihatlarga bo'linishi mumkin, jumladan, Er3 plus, Dy3 plyus doplangan ZBLAN tolali lazer kabi nodir yerga asoslangan o'rta infraqizil lazerni o'z ichiga oladi. ; Raman lazeri, lazerning super uzluksiz spektri kabi chiziqli bo'lmagan effektga asoslangan o'rta infraqizil lazer; Turli to'lqin uzunliklariga erishish uchun turli gazlar bilan maxsus to'lqinli tuzilishga ega bo'lgan ichi bo'sh yadroli optik tolaga asoslangan. O'rta infraqizil lazerning turli to'lqin uzunliklari. So'nggi yillarda, tolali lazer texnologiyasining uzluksiz rivojlanishi va etukligi bilan, o'rta infraqizil lazer texnologiyasi atrofidagi tadqiqotlar issiq, tegishli tajribalar va mahsulot hisobotlari cheksizdir va bu erda biz faqat bitta to'lqinli uzunlikdagi o'rta infraqizil tolali lazerga asoslangan holda muhokama qilamiz. faol tolani olish bo'yicha.
Er: ZBLAN optik tolali
Er noyob tuproq elementi sifatida boy energiya darajasidagi tuzilishga ega, zarralar 655 nm, 790 nm va 980 nm nasos to'lqin uzunliklarida er osti holatini yutish orqali yuqori energiya darajalariga qo'zg'aladi va 1,55 um emissiya radiatsiya uzatish orqali ishlab chiqarilishi mumkin. 4I13/2 energiya darajasi 4I15/2 energiya darajasiga va 4I11/2 energiya darajasidan 4I13/2 energiya darajasiga o'tish orqali 2,8 um emissiya. Zarrachaning 4F9/2 energiya darajasidan 4I9/2 energiya darajasiga sakrashi 3,5 um emissiya hosil qilishi mumkin. Hozirgi vaqtda yuqori konsentratsiyali Er: ZBLAN tolalaridan 2,8 um lasing olishning nisbatan asosiy usuli hisoblanadi [4]
Ftorid tolasi 2-3um yorug'lik chiqishi uchun, sulfid tolasi 3-6,5 um yorug'lik chiqishi uchun ishlatiladi va 6,5 um dan uzunroq to'lqin uzunligi halid tolasi bilan chiqishi mumkin. Ftorid tolasi asosan alyuminiy ftorid (AlF3), ZBLAN (53 foiz ZrF4-20 foiz BaF2-4 foiz LaF3-3 foiz AlF3-20 foiz NaF) yoki indiy ftorid (InF3) hisoblanadi. va boshqalar ftoridli ko'p komponentli shisha tolaning matritsali materiali sifatida. ZBLAN-dan biri hozirda ko'proq qo'llaniladigan optik tolali, noyob tuproqli dopingga erishish mumkin, chunki kremniy asosidagi optik tolali termoyadroviy biriktirish jarayoni nisbatan etuk, tijorat optik tolali termoyadroviy biriktiruvchi mashinalardan foydalanish mumkin, InF va AlF tolasi bo'lishi mumkin. optik tolali qurilma (nur birlashtiruvchi kabi) va optik tolali so'nggi qopqoqlarni ishlab chiqarish sifatida ishlatiladi. Ammo namlash oson - ftorid tolasining asosiy kamchiligi.
2,8 um o'rta infraqizil uzluksiz tolali lazer
1988 yilda Brierli birinchi 2,7 um Er3 plus doplangan tolali lazer haqida xabar berdi [5].
1999 yilda Er:ZBLAN tolali lazerining chiqish quvvati vatt shkalasida katta yutuqlarga erishdi va Jekson va boshqalar [6] Er3 plus / Pr3 plus qo'shilgan ZBLAN tolasi yordamida 1,7 Vt lazer chiqishiga erishdilar.
21-asrda tolalarni tayyorlash texnologiyasi va tolali lazer texnologiyasining rivojlanishi bilan 3um diapazonli lazerlarning kuchi yanada oshdi. Ular orasida Yaponiyadagi Kioto universiteti, Avstraliyadagi Adelaida universiteti, Kanadadagi Laval universiteti va Xitoyning Shenchjen universiteti laboratoriyada juda yaxshi eksperimental muvaffaqiyatlar haqida xabar berishdi.
2015 yilda Kanadaning Laval universitetidan Fortin va boshqalar [7] chiqish quvvati 30,5 Vt va chiqish to'lqin uzunligi 2938 nm bo'lgan Er3 plus qo'yilgan ftoridli tolali lazer haqida xabar berishdi. Tizimda yadro ichidagi qirqishga asoslangan tolali Bragg panjarasidan foydalanilgan, yaʼni 10 m uzunlikdagi rezonansli boʻshliqni hosil qilish uchun yuqori va past aks ettiruvchi panjaralar mos ravishda ZBLAN va Er:ZBLAN tolalariga chizilgan va tolaning quyruq uchi ulangan. 980 nm pompalamada jami lazer samaradorligi 16 foizni tashkil etgan holda, noziklikni kamaytirish va lazerning barqarorligini yaxshilash uchun AlF3 so'nggi qopqog'i bilan.
2018-yilda Aydin va boshqalar [8], Laval universiteti, Kanada, Er:ZBLAN tolasining butun boʻlagida panjara bilan ishlov berishni yakunladilar va er-xotin nasos rejimida uzluksiz tolali lazer yordamida 2,8 um da 41,6 Vt lazer chiqishiga erishdilar. . Bu Er:ZBLAN o'rta infraqizil tolali lazerining ma'lum qilingan eng yuqori chiqish quvvatidir.
2021-yilda Shenzhen universitetidan Chunyu Guo va boshqalar[10] Xitoyda 20 Vt quvvatda to‘liq tolali tuzilishga ega birinchi 2,8 um o‘rta infraqizil lazer chiqishi haqida xabar berishdi. Amaldagi Er3 plus :ZrF4 qo'shilgan tolaning diametri 15 um, raqamli diafragma NA taxminan 0,12, umumiy uzunligi 6,5 m, yutilish koeffitsienti 2-3dB/m@976nm va yuqori aks ettiruvchi panjaraga ega. (99 foiz HR-FBG) va past aks ettiruvchi panjara (10 foiz OC-FBG) to'g'ridan-to'g'ri qozon tolasiga yozilgan, markaziy to'lqin uzunligi 2825 nm bo'lib, Er tolasi bilan rezonans bo'shlig'ini hosil qiladi. Rasmda ko'rsatilganidek ▼ Kremniy asosidagi va ZBLAN tolalarini termoyadroviy bog'lash jarayoni, shuningdek, so'nggi qopqoqlar va passiv tolalarni termoyadroviy bog'lash jarayoni muxbirlar jamoasi tomonidan mustaqil ravishda ishlab chiqilgan bo'lib, u qoplama optik filtrlari va AlF3 tolali so'nggi qopqoqlar. Nasos quvvati 140 Vt bo'lsa, optik-optikga o'tkazish samaradorligi 14,5 foizni tashkil qiladi, ya'ni 20,3 Vt@2,8um.
In 2023, the output power of a single-ended pumped mid-infrared fiber laser was increased to 33.8 W using a coated reflector and a homemade high-performance mid-infrared fiber endcap to provide resonant cavity feedback, combined with an efficient coupling technique for high-power pumped light, and the highest laser efficiency was obtained at a power level of >30 W. [21]
Ko'p yillik sa'y-harakatlardan so'ng, tolali lazer ishchilari o'rta infraqizil tolani qayta ishlashni sezilarli darajada optimallashtirdilar, hozirgi vaqtda tijorat uchun maxsus tolani qayta ishlash uskunasidan foydalansangiz, siz kamroq termoyadroviy yo'qotishlarni olishingiz mumkin, o'rta infraqizil rejimda maydon moslamasi, birlashtiruvchi/splitterda qo'llaniladi. , O'rta infraqizil yorug'lik manbasining mahsulot darajasidagi barcha tolali tuzilishini ishga tushirish uchun chiqish so'nggi qopqog'i va boshqa turli xil qurilmalar.
O'rta infraqizil Q-pulsli tolali lazer
2020-yilda Sojka va boshqalar [11] tolaning akusto-optik Q-modulyatsiyalangan chiqishiga erishish uchun 30 Vt 975 nm lazer bilan pompalanadigan 15 um yadro diametri, 7 foiz molyar konsentratsiyali Er: ZBLAN ikki qoplamali toladan foydalanganlar. 10 kHz takrorlanish chastotasida 2,8 um to‘lqin uzunligidagi lazer va 1,1 m uzunlikdagi Er:ZBLAN tolasida 46 uJ impuls energiyasiga ega lazer chiqishi 0,821 kVt maksimal quvvatga ega. pulsning kengligi 56 ns. 2021 yilda ular yadro diametri 35 um va impuls kengligi 26 ns bo'lgan Er: ZBLAN multimodli toladan foydalanganlar, maksimal quvvati 12,7 kVt va impuls energiyasi 330 uJ [12].
2021-yilda Shen va boshqalar. elektro-optik Q modulyatsiyasi yordamida 2,8 um birinchi impulsli lazer chiqishiga erishdi. Yadro diametri 33 um bo'lgan ZBLAN tolasi 6 foiz Er konsentratsiyasi bilan qo'shilgan NA 0,12 bilan daromadli muhit sifatida ishlatilgan va elektro-optik modulyator puls kengligi 13,1 ns impuls energiyasi 205,7 bo'lgan RTP kristali sifatida tanlangan. uJ va eng yuqori quvvati 15,7 kVt, bu Er: ZBLAN modulyatsiyalangan Q tolali lazerining eng yuqori cho'qqisi ekanligi haqida xabar berilgan.
O'rta infraqizil rejimda qulflangan ultrafast tolali lazer
2um lazerlarni chiqarish uchun kremniy asosidagi tolalarda Tm qo'shilgan tolalar mavjud bo'lib, texnologiya nisbatan etuk bo'lib, tolalar va qurilma texnologiyalari etuklashgan sari birin-ketin yuqori spetsifikatsiyalarga erishiladi.
2018 yilda Jena universiteti 1000 Vt o'rtacha quvvat, 50/{7}}Tm-PM-PCF, katta rejim maydoniga ega Tm qo'shilgan fotonik kristalli toladan foydalangan holda 256 fs 2um ultratezkor lazer haqida xabar berdi. bu hozirgacha o'xshash tajribalar uchun eng yuqori ko'rsatkichdir.
2um dan yuqori to'lqin uzunligi diapazoni uchun hozirgi tolali lazer tadqiqot ishlarining aksariyati passiv rejimni blokirovkalash texnologiyasini, asosan, to'yingan assimilyatsiya va chiziqli bo'lmagan effektlar shaklida qo'llaydi. Birinchisi SESAM, Fe: ZnSe va boshqalar kabi metall qo'shilgan kristallar kabi rejim qulflangan qurilmalar sifatida optik to'yingan assimilyatsiya xususiyatlariga ega materiallardan foydalanadi, ikkinchisi esa ekvivalent to'yingan absorberlarni yaratish uchun optik nochiziqli effektlardan va boshqa vositalardan foydalanadi. chiziqli bo'lmagan polarizatsiya aylanishi (NPR), chiziqli bo'lmagan optik pastadir oynasi (NOLM) va boshqalar.
2020 yilda Guo va boshqalar [14] WSe2 yupqa plyonkalari CVD yordamida SA sifatida o'stirilgani va WSe2-SAM hosil qilish uchun oltin bilan qoplangan oynalarga o'tkazilganligi haqida xabar berishdi, buning asosida impuls kengligi bilan rejim qulflangan impuls. 21 ps, qayta chastotasi 42, 43 MGts va o'rtacha quvvati 360 mVt Er: ZBLAN tolasining 6 foizli molyar konsentratsiyasi bilan pompalanadigan 980 nm lazer yordamida erishildi.
2022 yilda Shanxay Jiaotong universitetidan Qin va boshqalar [15] molekulyar nur epitaksial o'sish texnikasidan foydalangan holda InAs/GaSb superlattice SESAM ni tayyorladilar, bu to'yingan absorberning javob diapazoni, to'yingan energiya zichligi, tiklanish vaqti va boshqa parametrlarni moslashuvchan tarzda sozlashi mumkin. impuls kengligi 14,8 ps, o'rtacha quvvati 149 mVt va takrorlash chastotasi 36,56 MGts bo'lgan 3,5 um Er: ZBLAN tolali lazerdan barqaror rejimda qulflangan chiqishga erishdi.
2019-yilda Shanxay Jiaotong universitetidan Qin va boshqalar [16] dispersiyani boshqarish uchun Ge rodlari yordamida rejim qulflangan impuls kengligini 215 fs gacha qisqartirdi, impuls energiyasi 9,3 nJ va maksimal quvvati 43,3 kVt.
2020 yilda Gu va boshqalar. Shanxay Jiaotong universitetidan [17] 2,8 mkm Er∶ZBLAN tolali lazer uchun NPR texnikasi asosida 131 fs rejimida qulflangan chiqish, 22,68 kVt eng yuqori quvvat va 3 nJ impuls energiyasiga ega soliton puls haqida xabar berdi.
Xuddi shu yili Huang va boshqalar [18] NPR texnikasidan foydalangan holda 3,3 m uzunlikdagi Er: ZBLAN tolasini 980 nm chastotada pompalash orqali impuls kengligi 126 fs va impuls energiyasi 10 nJ bo'lgan rejim qulflangan chiqishga erishdilar va Er: ZBLAN kuchaytirgichi va ZBLAN nochiziqli tolasi impuls kengligini 15,9 fs ga siqdi va oxirgi eng yuqori zarba quvvati 500 kVt.
2022-yilda Yu va boshqalar [19] 2,4 m uzunlikdagi Er: ZBLAN tolasi yordamida 7 foizli molyar konsentratsiyali qo'shilgan impuls kengligi 283 fs bo'lgan impulsli nur manbai tayyorladilar va chiziqli bo'lmagan kuchaytirish yordamida impuls kengligini 59 fs ga siqdilar. , 4,13 Vt gacha bo'lgan impulsli o'rtacha quvvatni olish, bu hozirgi kunga qadar sub-yuz femtosekund rejimida qulflangan tolali lazerning eng yuqori o'rtacha chiqish quvvati.
Cinklyuziya
O'rta infraqizil tolali lazer, tolali lazerli ixcham, kamroq parvarishlash, yuqori barqarorlik, yuqori nur sifati va boshqa ko'plab afzalliklarga ega, ftorid, sulfid, halid, ichi bo'sh tolalar va boshqa o'rta infraqizil tolalar, quvvat, spektral, optik tolali qurilmalar ilovalaridan. , va o'rta infraqizil lazerni rivojlantirishning boshqa jihatlari o'rta infraqizil lazerning rivojlanishiga katta yordam berdi, o'rta infraqizil materiallar va optik tolali texnologiya etuklikni davom ettirmoqda, ko'proq yuqori sifatli o'rta infraqizil tolali lazer bo'ladi. mahsulotlar milliy mudofaa, ilmiy tadqiqotlar, sanoat ishlab chiqarish, tibbiy yordam va boshqa sohalarda katta va katta rol o'ynaydi.
