Et kinesisk team har utviklet en 1,2 μm bånd høyeffekts justerbar Raman-fiberlaser

Et kinesisk team har utviklet en 1,2 μm bånd høyeffekts avstemmbar Ramanfiberlaser

Laserkildersom opererer i 1,2 μm-båndet har noen unike bruksområder innen fotodynamisk terapi, biomedisinsk diagnostikk og oksygenmåling. I tillegg kan de brukes som pumpekilder for parametrisk generering av mellominfrarødt lys og for å generere synlig lys ved frekvensdobling. Lasere i 1,2 μm-båndet er oppnådd med forskjelligefaststofflasere, inkluderthalvlederlasere, diamant-Raman-lasere og fiberlasere. Blant disse tre laserne har fiberlaser fordelene med enkel struktur, god strålekvalitet og fleksibel drift, noe som gjør den til det beste valget for å generere 1,2 μm båndlaser.
Nylig har forskerteamet ledet av professor Pu Zhou i Kina vært interessert i høyeffektsfiberlasere i 1,2 μm-båndet. Den nåværende høyeffektsfiberenlasereer hovedsakelig ytterbiumdopede fiberlasere i 1 μm-båndet, og den maksimale utgangseffekten i 1,2 μm-båndet er begrenset til nivået på 10 W. Arbeidet deres, med tittelen «High power tunable Raman fiber laser at 1.2μm waveband», ble publisert i Frontiers ofOptoelektronikk.

FIG. 1: (a) Eksperimentelt oppsett av en høyeffekts, avstemmbar Raman-fiberforsterker og (b) avstemmbar tilfeldig Raman-fiberfrølaser ved 1,2 μm bånd. PDF: fosfordopet fiber; QBH: Kvartsbulk; WDM: Bølgelengdedelingsmultiplekser; SFS: superfluorescerende fiberlyskilde; P1: port 1; P2: port 2. P3: indikerer port 3. Kilde: Zhang Yang et al., Høyeffekts, avstemmbar Raman-fiberlaser ved 1,2 μm bølgebånd, Frontiers of Optoelectronics (2024).
Ideen er å bruke den stimulerte Raman-spredningseffekten i en passiv fiber til å generere en høyeffektslaser i 1,2 μm-båndet. Stimulert Raman-spredning er en tredjeordens ikke-lineær effekt som konverterer fotoner til lengre bølgelengder.

Figur 2: Avstemmbare tilfeldige RFL-utgangsspektre ved (a) 1065–1074 nm og (b) 1077 nm pumpebølgelengder (Δλ refererer til 3 dB linjebredde). Kilde: Zhang Yang et al., Høyeffekts avstemmbar Raman-fiberlaser ved 1,2 μm bølgebånd, Frontiers of Optoelectronics (2024).
Forskerne brukte den stimulerte Raman-spredningseffekten i den fosfordopede fiberen til å konvertere en ytterbium-dopet fiber med høy effekt ved 1 μm-båndet til 1,2 μm-båndet. Et Raman-signal med en effekt på opptil 735,8 W ble oppnådd ved 1252,7 nm, som er den høyeste utgangseffekten til en 1,2 μm-båndfiberlaser som er rapportert til dags dato.

Figur 3: (a) Maksimal utgangseffekt og normalisert utgangsspektrum ved forskjellige signalbølgelengder. (b) Fullt utgangsspektrum ved forskjellige signalbølgelengder, i dB (Δλ refererer til 3 dB linjebredde). Kilde: Zhang Yang et al., Høyeffekts avstemmbar Raman-fiberlaser ved 1,2 μm bølgebånd, Frontiers of Optoelectronics (2024).

Figur: 4: (a) Spektrum og (b) effektutviklingskarakteristikker for en høyeffekts, avstemmbar Raman-fiberforsterker ved en pumpebølgelengde på 1074 nm. Kilde: Zhang Yang et al., Høyeffekts, avstemmbar Raman-fiberlaser ved 1,2 μm bølgebånd, Frontiers of Optoelectronics (2024)