Yaqinda Shimoli-Sharqiy Universitetidan professor Chjao Yong, Sichuan universitetidan dotsent tadqiqotchi Vu Xan, Shenchjen universitetidan dotsent tadqiqotchi Ma Rui va Xitoyning Elektron fanlari va texnologiyalari universiteti professori Vang Zinan jamoasi chegaradagi taraqqiyotni aniqlash uchun hamkorlik qilishdi. tasodifiy tolali lazerlarni spektral nazorat qilish mexanizmi, xususiyatlari va qo'llanilishi. Ular yuqori spektral tozaligi, tor polosali chiqishi, moslashuvchan to'lqin uzunligini sozlash va ko'p to'lqin uzunligi chiqishi bilan tasodifiy tolali lazerlarni tadqiq qilish jarayonini har tomonlama tanishtirdilar, spektral nazoratga asoslangan tasodifiy tolali lazerlarni qo'llashni qisqacha sarhisob qildilar va rivojlanish istiqbollarini, tadqiqotlarni kutdilar. spektral nazoratga asoslangan tasodifiy tolali lazerlar duch keladigan yo'llar va qiyinchiliklar.
Tasodifiy lazerning yangi turi sifatida tasodifiy tolali lazer so'nggi o'n yil ichida ishlab chiqilgan tadqiqot nuqtasi bo'ldi. Ruxsat etilgan rezonansli bo'shliq tuzilmalariga ega an'anaviy tolali lazerlar bilan solishtirganda, tasodifiy tolali lazerlar aniq rezonans bo'shliq tuzilmalarini talab qilmaydi va yuqori strukturaviy dizayn erkinligiga ega. Tasodifiy tolali lazerlar konversiya samaradorligi, yo'nalishi, narxi va boshqalarda afzalliklarga ega va yuqori samarali lazerlarning turli shakllarini qurish uchun yaxshi platformani taqdim etishi mumkin. Xususan, turli xil daromadli muhitga asoslangan tasodifiy tolali lazerlar to'lqin uzunligining mukammal moslashuvchanligiga ega va 1 ~ 2,1 mikron diapazonida o'zboshimchalik bilan to'lqin uzunlikdagi lazer lazerini amalga oshirishi mumkin. So'nggi yillarda tadqiqotchilar tasodifiy tolali lazerlarning spektral xarakteristikalari bo'yicha chuqur nazariy va eksperimental tadqiqotlar o'tkazdilar. Spektral tartibga solish orqali tasodifiy tolali lazerlar yuqori spektral tozalik, tor tarmoqli kengligi va ko'p to'lqin uzunlikdagi chiqish qobiliyatini namoyish etadi. Bundan tashqari, tasodifiy tolali lazerlar o'zlarining noyob spektral xususiyatlariga ega bo'lib, optik tolali aloqa, optik tolali zondlash, dog'larsiz tasvirlash, superkontinuum ishlab chiqarish, chiziqli bo'lmagan chastotalarni konvertatsiya qilish, o'rta infraqizil lazer nasos manbalari va lazer-tolali aloqada keng qo'llash istiqbollariga ega. qo'zg'atilgan inertial chegara termoyadroviy (1-rasm).
Tasodifiy tolali lazerlarning spektral xarakteristikalari bo'yicha asosiy tadqiqotlar
Tasodifiy tolali lazerlarning spektral xususiyatlarini nazariy jihatdan tavsiflash va tahlil qilish va ularning fizik qonunlarini o'rganish uchun tadqiqotchilar chiqish quvvatini to'g'ri baholash uchun spektrga bog'liq quvvat barqaror holat muvozanat modeli, chiziqli bo'lmagan Schrödinger modeli va to'lqin dinamikasi modelini taklif qildilar. va tasodifiy tolali lazerlarning spektral o'zgarish jarayoni. So'nggi yillarda tadqiqotchilar tasodifiy tolali lazerlarning spektral statistik xususiyatlarini eksperimental ravishda o'rganib chiqdilar, tasodifiy tolali lazerlarga bo'linish simmetriyasini takrorlashni joriy qildilar va tasodifiy tolali lazerlardagi tartibsizlik va chiziqli bo'lmagan o'zaro ta'sirlarni o'rganish uchun spin shisha nazariyasiga asoslangan statistik tahlil usullaridan foydalandilar.
Ajoyib to'lqin uzunligi moslashuvchanligi bilan tasodifiy tolali lazerlar
Turli xil qozonish mexanizmlaridan, jumladan uchinchi darajali nochiziqli effektning ortishi (masalan, Ramanning rag'batlantirilgan tarqalishi va Brillouinning rag'batlantirilgan tarqalishi) va noyob yer ionining faol daromadi (masalan, itterbium-, erbium-, erbium/ytterbium-, vismut- va tuliy qo'shilgan faol tolalar), tasodifiy tolali lazerlar 1-2.1 mikron diapazonida ishlashi mumkin. Ruxsat etilgan nasoslardan foydalangan holda tasodifiy tolali lazerlarda sozlanishi filtrlarni yoki to'lqin uzunligiga bog'liq nuqta nometalllarini birlashtirish va filtrlarning markaziy to'lqin uzunligini o'zgartirish yoki nuqta nometall keng diapazonda tekis va samarali to'lqin uzunligini sozlashga erishish mumkin. Bundan tashqari, to'lqin uzunligi bo'yicha dasturlashtiriladigan nuqta nometalllarini joriy qilish orqali tasodifiy tolali lazerlarning spektri mo'ljallangan spektral shaklga muvofiq dasturlashtirilishi va doimiy ravishda sozlanishi mumkin. Xususan, keng polosali nuqta nometalllari va orqaga tarqaladigan geribildirimga asoslangan kaskadli tasodifiy Raman tolali lazerlar uchun lazer to'lqin uzunligi nasos to'lqin uzunligini va nasos quvvatini to'g'ridan-to'g'ri o'zgartirish orqali katta diapazonda doimiy ravishda sozlanishi mumkin.
Tasodifiy tolali lazerlarning spektral nazorati
Kaskadli tasodifiy Raman tolali lazerlari mukammal to'lqin uzunligi moslashuvchanligiga ega. Biroq, kaskad konvertatsiya jarayonida qoldiq past tartibli Stokes nuri lazerning spektral tozaligini pasayishiga olib keladi. Vaqt domenidagi barqaror nasos manbasining yangi turini (masalan, izchil bo'lmagan keng polosali kuchaytirilgan spontan emissiya nasosi, iterbiy qo'shilgan tasodifiy tolali lazerli nasos va chiziq kengligi kengaytirilgan bir chastotali lazerli nasos) qabul qilish orqali tadqiqotchilar turli xil kaskadli tasodifiy Raman tolasiga erishdilar. yuqori spektral tozalikka ega lazerlar. Boshqa tomondan, to'rtta to'lqinli aralashtirish va tolada o'zaro faoliyat fazali modulyatsiya kabi chiziqli bo'lmagan ta'sirlardan ta'sirlangan yuqori nasos quvvati ostida, to'liq ochiq bo'shliqli tasodifiy tolali lazerning chiqish spektral tarmoqli kengligi odatda bir necha nanometrga teng. . Yuqori samarali lazer chastotasini ikki baravar oshirish, yuqori aniqlikdagi o'lchash va kogerent tolali aloqa kabi stsenariylarda tor chiziqli yorug'lik manbalarining ehtiyojlarini qondirish uchun tor diapazonli tasodifiy tolali lazerlarga sozlanishi spektrli turli nuqta reflektorlarini qo'shish orqali erishish mumkin. shakli va o'tkazish qobiliyatini yarim ochiq bo'shliqli tasodifiy tolali lazer tuzilishiga yoki turli xil daromad vositalaridan (masalan, Brillouinning rag'batlantirilgan tarqalishi) va turli passiv tolalardan (masalan, qutblanishni saqlaydigan tolalar, yuqori tarqaladigan tolalar) foydalanish va nasosni optimallashtirish sxema. Bundan tashqari, tasodifiy tolali lazerlarning ko'p to'lqin uzunlikdagi chiqishiga lazerga spektral filtrlash elementlarini qo'shish yoki kaskadli stimulyatsiyalangan Brillouin tarqalishining kuchayishi yordamida erishish mumkin.
Spektral nazoratga asoslangan tasodifiy tolali lazerlarni qo'llash
Tasodifiy tolali lazerlarning strukturaviy dizayni va to'lqin uzunligini moslashuvchan konvertatsiya qilish ularni taqsimlangan signalni kuchaytirish, yuqori signal-shovqin nisbati tolani sezish, chiziqli bo'lmagan chastota konvertatsiyasi va o'rta lazer kabi ilovalar ehtiyojlarini qondirish uchun maxsus diapazonlarda lazer lazerini amalga oshirish uchun qulayroq qiladi. infraqizil nasos. Shu bilan birga, rezonansli bo'shliq tuzilmalariga asoslangan tolali lazerlar bilan solishtirganda, spektral modelsiz tasodifiy tolali lazerlar yaxshi vaqt domenining barqarorligiga ega ekanligi isbotlangan. Shu sababli, tasodifiy tolali lazerlar lazer manbasining barqarorligi uchun yuqori talablarga ega bo'lgan dastur stsenariylarida katta afzalliklarga ega. Bundan tashqari, tasodifiy tolali lazerlarning past muvofiqligi va spektral boshqarilishi ularga yuqori samarali tasvirlashda va lazer bilan boshqariladigan inertial chegara termoyadroviyda noyob dastur potentsialini ko'rsatishga imkon beradi.
