Et kinesisk team har udviklet en 1,2 μm bånd højtydende justerbar Raman-fiberlaser

Et kinesisk team har udviklet en 1,2 μm bånd højtydende justerbar Ramanfiberlaser

LaserkilderLasere, der opererer i 1,2 μm-båndet, har nogle unikke anvendelser inden for fotodynamisk terapi, biomedicinsk diagnostik og iltmåling. Derudover kan de bruges som pumpekilder til parametrisk generering af melleminfrarødt lys og til generering af synligt lys ved frekvensfordobling. Lasere i 1,2 μm-båndet er blevet opnået med forskelligefaststoflasere, inklusivehalvlederlasere, diamant-Raman-lasere og fiberlasere. Blandt disse tre lasere har fiberlaser fordelene ved enkel struktur, god strålekvalitet og fleksibel drift, hvilket gør den til det bedste valg til at generere 1,2 μm båndlasere.
For nylig har forskerholdet ledet af professor Pu Zhou i Kina været interesseret i højtydende fiberlasere i 1,2 μm-båndet. Den nuværende højtydende fiberlaserlasereer primært ytterbiumdopede fiberlasere i 1 μm-båndet, og den maksimale udgangseffekt i 1,2 μm-båndet er begrænset til niveauet 10 W. Deres arbejde med titlen “High power tunable Raman fiber laser at 1.2μm waveband” blev offentliggjort i Frontiers ofOptoelektronik.

FIG. 1: (a) Eksperimentel opsætning af en højtydende, justerbar Raman-fiberforstærker og (b) justerbar tilfældig Raman-fiberfrølaser ved 1,2 μm bånd. PDF: fosfordoteret fiber; QBH: Kvartsbulk; WDM: Bølgelængdemultiplekser; SFS: superfluorescerende fiberlyskilde; P1: port 1; P2: port 2. P3: angiver port 3. Kilde: Zhang Yang et al., Højtydende, justerbar Raman-fiberlaser ved 1,2 μm bølgebånd, Frontiers of Optoelectronics (2024).
Ideen er at bruge den stimulerede Raman-spredningseffekt i en passiv fiber til at generere en højeffektlaser i 1,2 μm-båndet. Stimuleret Raman-spredning er en ikke-lineær effekt af tredje orden, der omdanner fotoner til længere bølgelængder.

Figur 2: Justerbare, tilfældige RFL-outputspektre ved (a) 1065-1074 nm og (b) 1077 nm pumpebølgelængder (Δλ refererer til 3 dB linjebredde). Kilde: Zhang Yang et al., Højtydende, justerbar Raman-fiberlaser ved 1,2 μm bølgebånd, Frontiers of Optoelectronics (2024).
Forskerne brugte den stimulerede Raman-spredningseffekt i den fosfordopede fiber til at konvertere en ytterbium-dopet fiber med høj effekt ved 1 μm-båndet til 1,2 μm-båndet. Et Raman-signal med en effekt på op til 735,8 W blev opnået ved 1252,7 nm, hvilket er den højeste udgangseffekt for en 1,2 μm-båndsfiberlaser, der er rapporteret til dato.

Figur 3: (a) Maksimal udgangseffekt og normaliseret udgangsspektrum ved forskellige signalbølgelængder. (b) Fuldt udgangsspektrum ved forskellige signalbølgelængder i dB (Δλ refererer til 3 dB linjebredde). Kilde: Zhang Yang et al., Højtydende justerbar Raman-fiberlaser ved 1,2 μm bølgebånd, Frontiers of Optoelectronics (2024).

Figur: 4: (a) Spektrum og (b) effektudviklingskarakteristika for en højeffekts justerbar Raman-fiberforstærker ved en pumpebølgelængde på 1074 nm. Kilde: Zhang Yang et al., Højeffekts justerbar Raman-fiberlaser ved 1,2 μm bølgebånd, Frontiers of Optoelectronics (2024)