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

Et kinesisk team har utviklet en 1,2 μm bånd høyeffekt avstembar Ramanfiber laser

Laserkilderopererer i 1,2μm-båndet har noen unike anvendelser innen fotodynamisk terapi, biomedisinsk diagnostikk og oksygenregistrering. 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 forskjelligesolid-state lasere, 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 1,2μm båndlaser.
Nylig er forskergruppen ledet av professor Pu Zhou i Kina interessert i fiberlasere med høy effekt i 1,2μm-båndet. Den nåværende høyeffektfiberenlasereer hovedsakelig ytterbium-dopet fiberlasere i 1 μm-båndet, og den maksimale utgangseffekten i 1,2 μm-båndet er begrenset til nivået 10 W. Arbeidet deres, med tittelen "High power tunable Raman fiber laser at 1.2μm waveband," var publisert i Frontiers ofOptoelektronikk.

FIG. 1: (a) Eksperimentell oppsett av en høyeffekts avstembar Raman-fiberforsterker og (b) avstembar tilfeldig Raman-fiberfrølaser ved 1,2 μm bånd. PDF: fosfor-dopet fiber; QBH: Kvarts bulk; WDM: Bølgelengdedelingsmultiplekser; SFS: superfluorescerende fiber lyskilde; P1: port 1; P2: port 2. P3: indikerer port 3. Kilde: Zhang Yang et al., High power tunable Raman fiber laser at 1,2μm waveband, Frontiers of Optoelectronics (2024).
Ideen er å bruke den stimulerte Raman-spredningseffekten i en passiv fiber for å generere en høyeffektlaser i 1,2μm-båndet. Stimulert Raman-spredning er en tredje-ordens ikke-lineær effekt som konverterer fotoner til lengre bølgelengder.

Figur 2: Justerbare tilfeldige RFL-utgangsspektra ved (a) 1065-1074 nm og (b) 1077 nm pumpebølgelengder (Δλ refererer til 3 dB linjebredde). Kilde: Zhang Yang et al., High power tunable Raman fiber laser at 1,2μm waveband, Frontiers of Optoelectronics (2024).
Forskerne brukte den stimulerte Raman-spredningseffekten i den fosfordopete fiberen for å konvertere en ytterbium-dopet fiber med høy effekt ved 1 μm bånd til 1,2 μm bånd. 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 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., High power tunable Raman fiber laser at 1,2μm waveband, Frontiers of Optoelectronics (2024).

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