Et kinesisk team har udviklet en 1,2 μm bånd høj-effekt afstembar Raman fiber laser

Et kinesisk team har udviklet en 1,2μm bånd høj-effekt afstembar Ramanfiber laser

Laserkilderopererer i 1,2μm-båndet har nogle unikke applikationer inden for fotodynamisk terapi, biomedicinsk diagnostik og iltregistrering. Derudover kan de bruges som pumpekilder til parametrisk generering af mellem-infrarødt lys og til generering af synligt lys ved frekvensfordobling. Lasere i 1,2 μm båndet er opnået med forskelligesolid state lasere, herunderhalvlederlasere, diamant-raman-lasere og fiberlasere. Blandt disse tre lasere har fiberlaser fordelene ved simpel struktur, god strålekvalitet og fleksibel drift, hvilket gør det til det bedste valg at generere 1,2μm båndlaser.
For nylig er forskerholdet ledet af professor Pu Zhou i Kina interesseret i højeffekt fiberlasere i 1,2μm-båndet. Den nuværende højeffektfiberlasereer hovedsageligt ytterbium-doterede 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," var udgivet i Frontiers ofOptoelektronik.

FIG. 1: (a) Eksperimentel opsætning af en højeffekt afstembar Raman-fiberforstærker og (b) afstembar tilfældig Raman-fiberfrølaser ved 1,2 μm bånd. PDF: fosfor-doteret fiber; QBH: Kvarts bulk; WDM: Bølgelængdedelingsmultiplekser; SFS: superfluorescerende fiber lyskilde; P1: port 1; P2: port 2. P3: angiver port 3. Kilde: Zhang Yang et al., High power tunable Raman fiber laser ved 1,2μm bølgebånd, Frontiers of Optoelectronics (2024).
Ideen er at bruge den stimulerede Raman-spredningseffekt i en passiv fiber til at generere en højeffektlaser i 1,2μm-båndet. Stimuleret Raman-spredning er en tredjeordens ikke-lineær effekt, der konverterer fotoner til længere bølgelængder.

Figur 2: Afstembare tilfældige RFL-outputspektre ved (a) 1065-1074 nm og (b) 1077 nm pumpebølgelængder (Δλ refererer til 3 dB linjebredde). Kilde: Zhang Yang et al., High power tunable Raman fiber laser ved 1,2μm bølgebånd, Frontiers of Optoelectronics (2024).
Forskerne brugte den stimulerede Raman-spredningseffekt i den fosfor-doterede fiber til at omdanne en høj-effekt ytterbium-doteret fiber ved 1 μm bånd til 1,2 μm bånd. Et Raman-signal med en effekt på op til 735,8 W blev opnået ved 1252,7 nm, hvilket er den højeste udgangseffekt af en 1,2 μm båndfiberlaser 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., High power tunable Raman fiber laser ved 1,2μm bølgebånd, Frontiers of Optoelectronics (2024).

Figur :4: (a) Spektrum og (b) effektudviklingskarakteristika for en højeffekt afstembar Raman-fiberforstærker ved en pumpebølgelængde på 1074 nm. Kilde: Zhang Yang et al., High power tunable Raman fiber laser ved 1,2μm bølgebånd, Frontiers of Optoelectronics (2024)