Il-lejżer 2um-5um nofs l-infra-aħmar għandu l-applikazzjonijiet uniċi tiegħu stess: din il-faxxa tkopri diversi twieqi atmosferiċi, li tagħmilha utli għal-LIDAR, komunikazzjonijiet atmosferiċi, firxa tal-lejżer, kalibrazzjoni ta 'spettrometri astronomiċi b'riżoluzzjoni ultra-għolja, u skoperta optoelettronika, eċċ [1]; il-medda ta 'l-infra-aħmar tan-nofs fiha l-linji spettrali karatteristiċi magħrufa bħala "marki tas-swaba' molekulari", li jistgħu jintużaw għal veloċità għolja, Riżoluzzjoni għolja, sensittività spettrali għolja, il-proporzjon għoli ta 'sinjal għall-ħoss tal-kejl ta' l-ispettroskopija ta 'l-infra-aħmar tan-nofs [2] ; molekuli ta 'l-ilma fil-viċinanza ta' 3um għandu quċċata ta 'assorbiment qawwi sabiex ikun jista' jintuża f'ħafna operazzjonijiet mediċi; tinsab fit-twaħħil kovalenti molekulari tal-medda spettrali ta 'assorbiment, li tista' tintuża għall-iskoperta ta 'kontenut molekulari u tip molekulari ta' identifikazzjoni, biex tinkiseb l-immaġini molekulari u l-bqija.
Sorsi tal-lejżer tan-nofs-aħmar disponibbli kummerċjalment jinkludu lejżers oxxillanti parametriċi OPO, sorsi ta 'dawl spettrali supercontinuum, lejżers ta' kaskata quantum, u lejżers tal-fibra.
Il-laser tal-fibra tan-nofs-infra-aħmar, skont ir-realizzazzjoni tal-fibra tan-nofs tal-infra-aħmar jista 'jinqasam f'aspetti attivi u passivi, prinċipalment inkluż il-lejżer tan-nofs tal-infra-aħmar bbażat fuq id-droga rari, bħal Er3 plus , Dy3 plus doped ZBLAN fiber laser ; laser nofs-infra-aħmar ibbażat fuq l-effett mhux lineari, bħall-laser Raman, l-ispettru super-kontinwu tal-lejżer; ibbażat fuq il-fibra ottika hollow-core bi struttura ta 'waveguide speċjali, bil-gassijiet differenti biex jinkisbu wavelengths differenti. Wavelengths differenti tal-lejżer nofs-infra-aħmar. F'dawn l-aħħar snin, bl-iżvilupp kontinwu u l-maturità tat-teknoloġija tal-laser tal-fibra, ir-riċerka madwar it-teknoloġija tal-lejżer nofs-infra-aħmar hija sħuna, esperimenti relatati u rapporti tal-prodott huma bla tmiem, u hawn niddiskutu biss il-laser tal-fibra tal-infra-aħmar b'tul ta 'mewġ wieħed ibbażat fuq fuq qligħ fibra attiva.
Er: ZBLAN fibra ottika
Er bħala element tad-dinja rari għandu struttura ta 'livell ta' enerġija rikka, il-partiċelli huma eċċitati għal livelli ta 'enerġija ogħla permezz ta' assorbiment ta 'stat ta' l-art f'tul ta 'mewġ tal-pompa ta' 655 nm, 790 nm, u 980 nm, u emissjoni ta '1.55 um tista' tiġi prodotta permezz ta 'trasferiment radjattiv minn Livell ta 'enerġija 4I13/2 għal livell ta' enerġija 4I15/2, u emissjoni ta '2.8 um billi tittrasferixxi minn livell ta' enerġija 4I11/2 għal livell ta 'enerġija 4I13/2. Il-qabża tal-partiċelli minn livell ta 'enerġija 4F9/2 għal livell ta' enerġija 4I9/2 tista 'tipproduċi emissjoni ta' 3.5um. Bħalissa, huwa metodu relattivament mainstream biex jinkiseb 2.8um lasing minn fibri Er: ZBLAN drogati b'konċentrazzjoni għolja [4]
Il-fibra tal-fluworidu tintuża għal 2-3um output tad-dawl, il-fibra tas-sulfid tintuża għal 3-6.5um output tad-dawl, u wavelengths itwal minn 6.5um jistgħu joħorġu b'fibra tal-alid. Il-fibra tal-fluworidu hija prinċipalment fluworidu tal-aluminju (AlF3), ZBLAN (53 fil-mija ZrF4-20 fil-mija BaF2-4 fil-mija LaF3-3 fil-mija AlF3-20 fil-mija NaF) jew fluworidu tal-indju (InF3) , eċċ bħala l-materjal tal-matriċi tal-fibra tal-ħġieġ b'ħafna komponenti tal-fluworidu. Waħda mill-ZBLAN bħalissa hija aktar komunement użata f'fibra ottika, doping tad-dinja rari jista 'jinkiseb, għall-proċess ta' splicing tal-fużjoni tiegħu b'fibra ottika bbażata fuq is-silikon huwa relattivament matur, jistgħu jintużaw magni kummerċjali tal-fużjoni tal-fibra ottika, fibra InF u AlF tista 'tkun użat bħala apparat tal-fibra ottika (bħal combiner tar-raġġ) u l-produzzjoni ta 'tappijiet tat-tarf tal-fibra ottika. Iżda faċli għall-umdità huwa l-iżvantaġġ ewlieni tal-fibra tal-fluworidu.
2.8um tal-lejżer tal-fibra kontinwa nofs-infrared
Fl-1988, Brierley irrapporta l-ewwel 2.7um Er3 flimkien ma' laser tal-fibra drogat[5] .
Fl-1999, il-qawwa tal-ħruġ tal-laser tal-fibra Er:ZBLAN kisbet avvanz fl-iskala tal-watt, u Jackson et al[6] kisbu output tal-lejżer ta '1.7 W bl-użu ta' fibra ZBLAN ko-doped Er3 plus / Pr3 flimkien.
Fis-seklu 21, bl-iżvilupp tat-teknoloġija tal-preparazzjoni tal-fibra u t-teknoloġija tal-laser tal-fibra, il-qawwa tal-lasers 3um-band żdiedet aktar. Fosthom, l-Università ta 'Kyoto fil-Ġappun, l-Università ta' Adelaide fl-Awstralja, l-Università ta 'Laval fil-Kanada, u l-Università ta' Shenzhen fiċ-Ċina fil-laboratorju, irrappurtaw progress sperimentali eċċellenti ħafna.
Fl-2015, Fortin et al [7] mill-Università ta 'Laval, il-Kanada, irrappurtaw laser tal-fibra tal-fluworidu drogat Er3 plus b'qawwa tal-ħruġ ta' 30.5 W u wavelength tal-ħruġ ta '2938 nm. Is-sistema użat grating tal-fibra Bragg ibbażat fuq inċiżjoni intra-core, jiġifieri, gradilji ta 'rifless għoli u baxx ġew inċiżi fil-fibri ZBLAN u Er:ZBLAN, rispettivament, biex jiffurmaw kavità reżonanti twila 10 m, u t-tarf tad-denb tal-fibra kien imqabbad b'endcap AlF3 biex titnaqqas id-deliquescence u biex ittejjeb l-istabbiltà tal-laser, b'effiċjenza totali tal-laser ta '16 fil-mija f'ippumpjar ta' 980 nm.
Fl-2018, Aydin et al [8], Università ta 'Laval, Kanada, temmew l-inċiżjoni tal-ħakk f'sezzjoni sħiħa tal-fibra Er:ZBLAN, u kisbu output tal-lejżer ta' 41.6 W f'2.8 um bl-użu ta 'laser tal-fibra kontinwu f'modalità ta' ippumpjar doppju . Din hija l-ogħla qawwa tal-ħruġ irrappurtata magħrufa ta 'lejżer tal-fibra infrared tan-nofs Er:ZBLAN.
F'2021, Chunyu Guo et al[10] mill-Università ta 'Shenzhen irrappurtaw l-ewwel output tal-lejżer ta' nofs l-infrared ta '2.8um bi struttura kollha tal-fibra b'qawwa ta' 20W fiċ-Ċina. Il-fibra drogata Er3 plus :ZrF4 użata għandha dijametru ta '15um, apertura numerika NA ta' madwar 0.12, tul totali ta '6.5m, koeffiċjent ta' assorbiment ta '2-3dB/m@976nm, u ħakk li jirrifletti għoli (99 fil-mija HR-FBG) u ħakk li jirrifletti baxx (10 fil-mija OC-FBG) iskritti direttament fuq fibra ta 'qligħ, b'tul ta' mewġ taċ-ċentru ta '2825 nm, li jifforma kavità ta' reżonanza mal-fibra Er. Kif muri fil-Fig. ▼ Il-proċess tat-twaħħil tal-fużjoni tal-fibri bbażati fuq is-silikon u ZBLAN, kif ukoll il-proċess tat-twaħħil tal-fużjoni tat-tappijiet tat-tarf u l-fibri passivi, ġie żviluppat b'mod indipendenti mit-tim tar-reporter, li ffabbrika l-filtri ottiċi tal-kisi u l- Tappijiet tat-tarf tal-fibra AlF3. L-effiċjenza tal-konverżjoni ottika għal ottika hija 14.5 fil-mija meta l-qawwa tal-pompa hija 140W, 输出功率20.3W@2.8um.
In 2023, the output power of a single-ended pumped mid-infrared fiber laser was increased to 33.8 W using a coated reflector and a homemade high-performance mid-infrared fiber endcap to provide resonant cavity feedback, combined with an efficient coupling technique for high-power pumped light, and the highest laser efficiency was obtained at a power level of >30 W. [21]
Wara snin ta 'sforzi, ħaddiema tal-laser tal-fibra, ottimizzaw ħafna l-ipproċessar tal-fibra infrared tan-nofs, l-użu attwali ta' tagħmir għall-ipproċessar tal-fibra speċjali kummerċjali, tista 'tikseb telf ta' fużjoni aktar baxx, tintuża fil-matcher tal-qasam tal-modalità nofs l-infrared, combiner/splitter , l-għatu tat-tarf tal-output, u varjetà ta 'apparati oħra, sabiex tniedi l-istruttura tal-fibra kollha fil-livell tal-prodott tas-sors tad-dawl ta' nofs l-infra-aħmar.
Lejżer tal-fibra Q-pulsed tan-nofs tal-infra-aħmar
F'2020, Sojka et al [11] użaw laser 30 W 975 nm ippumpjat b'dijametru tal-qalba ta' 15 um, konċentrazzjoni molari ta' 7 fil-mija Er:ZBLAN fibra ta' kisi doppju biex tinkiseb output akusto-ottiku Q-modulat ta' fibra laser f'wavelength ta '2.8 um bi frekwenza ta' ripetizzjoni ta '10 kHz, u output tal-lejżer b'enerġija tal-polz ta' 46 uJ f'fibra Er:ZBLAN twila 1. 1 m b'polz ta 'qawwa massima ta' 0. 821 kW b' wisa' tal-polz ta' 56 ns. 2021, użaw fibra multimode Er:ZBLAN b'dijametru tal-qalba ta '35um u wisa' tal-polz ta '26 ns b'qawwa massima ta' 12.7 kW u enerġija tal-polz ta '330 uJ [12].
F'2021, Shen et al. kiseb l-ewwel output tal-laser pulsat ta '2.8um bl-użu ta' modulazzjoni Q elettro-ottika. Fibra ZBLAN b'dijametru tal-qalba ta '33um doped b'konċentrazzjoni Er ta' 6 fil-mija intużat bħala l-mezz ta 'qligħ b'NA 0.12, u l-modulatur elettro-ottiku ġie magħżul biex ikun kristall RTP b'wisa' ta 'polz ta' enerġija tal-polz ta '13.1ns ta' 205.7 uJ u l-ogħla qawwa ta '15.7kW, li hija l-ogħla qawwa Er:ZBLAN modulata Q f'fibra laser magħrufa li ġew irrappurtati.
Lejżer tal-fibra ultraveloċi msakkra b'mod tan-nofs tal-infra-aħmar
Hemm fibri drogati b'Tm f'fibri bbażati fuq is-silikon għall-output ta 'lejżers 2um, u t-teknoloġija kienet relattivament matura, bi speċifikazzjonijiet ogħla jinkisbu wieħed wieħed hekk kif it-teknoloġiji tal-fibra u l-apparat jimmaturaw.
Fl-2018, l-Università ta 'Jena rrappurtat qawwa medja ta' 1000 W, 256 fs ta 'lejżer ultraveloċi 2um li jutilizza fibra tal-kristall fotoniku drogat b'Tm b'erja kbira ta' mod-field, 50/250-Tm-PM-PCF. din hija l-ogħla metrika għal esperimenti simili s'issa.
Għall-medda ta 'wavelength 'il fuq minn 2um, ħafna mix-xogħol ta' riċerka attwali tal-lejżer tal-fibra jadotta teknoloġija passiva ta 'qfil tal-modalità, prinċipalment fil-forma ta' assorbiment saturabbli kif ukoll effetti mhux lineari. Ta 'l-ewwel juża materjali bi proprjetajiet ta' assorbiment ottikament saturabbli bħala apparat imsakkar bil-mod, bħal SESAM, kristalli drogati bil-metall bħal Fe: ZnSe, eċċ., Filwaqt li l-aħħar juża effetti ottiċi mhux lineari u mezzi oħra biex jiġġeneraw assorbenti saturabbli ekwivalenti, bħal rotazzjoni tal-polarizzazzjoni mhux lineari (NPR), mera tal-linja ottika mhux lineari (NOLM), eċċ.
Fl-2020, Guo et al [14] irrappurtaw li films irqaq WSe2 tkabbru bħala SA bl-użu ta' CVD u ttrasferiti għal mirja miksija bid-deheb biex jiffurmaw WSe2-SAM, li abbażi tiegħu polz imsakkar bil-mod b'wisa' tal-polz ta' 21 ps, frekwenza mill-ġdid ta '42. 43 MHz, u qawwa medja ta' 360 mW inkisbet bl-użu ta 'laser 980 nm ippumpjat b'konċentrazzjoni molari ta' 6 fil-mija ta 'fibra Er:ZBLAN.
Fl-2022, Qin et al [15] mill-Università ta 'Shanghai Jiaotong ippreparaw InAs/GaSb superlattice SESAM bl-użu ta' teknika ta 'tkabbir epitassjali tar-raġġ molekulari, li tista' taġġusta b'mod flessibbli l-firxa ta 'rispons ta' l-assorbitur saturabbli, densità ta 'enerġija ta' saturazzjoni, u ħin ta 'rkupru u parametri oħra, u kiseb output stabbli b'mod imsakkar minn laser tal-fibra 3.5um Er:ZBLAN b'wisa 'polz ta' 14.8 ps, qawwa medja ta '149 mW, u frekwenza ta' ripetizzjoni ta '36.56 MHz.
Fl-2019, Qin et al [16] mill-Università ta 'Shanghai Jiaotong qassru aktar il-wisa' tal-polz imsakkar bil-mod għal 215 fs bl-użu tal-vireg Ge għall-ġestjoni tad-dispersjoni, b'enerġija tal-polz ta '9.3 nJ u qawwa massima ta' 43.3 kW.
Fl-2020, Gu et al. [17] mill-Università ta 'Shanghai Jiaotong irrapporta polz soliton b'output imsakkar bil-mod 131 fs, qawwa massima ta' 22.68 kW, u enerġija tal-polz ta '3 nJ ibbażata fuq it-teknika NPR għal laser tal-fibra Er∶ZBLAN ta' 2.8 μm.
Fl-istess sena, Huang et al [18] kisbu output imsakkar bil-mod b'wisa 'tal-polz ta' 126 fs u enerġija tal-polz ta '10 nJ billi ippumpjaw Er: fibra ZBLAN ta' 3.3 m twila f'980 nm bl-użu tat-teknika NPR, u l-amplifikatur Er: ZBLAN u l-fibra mhux lineari ZBLAN kompressaw aktar il-wisa 'tal-polz għal 15.9 fs, b'qawwa tal-polz finali finali ta' 500 kW.
Fl-2022, Yu et al [19] ħejjew sors ta 'dawl taż-żerriegħa pulsata b'wisa' ta 'polz ta' 283 fs bl-użu ta 'fibra Er:ZBLAN twila ta' 2.4 m doped b'konċentrazzjoni molari ta '7 fil-mija, u kompressa aktar il-wisa' tal-polz għal 59 fs bl-użu ta 'amplifikazzjoni mhux lineari , Il-kisba ta 'qawwa medja pulsata sa 4.13 W, li hija l-ogħla qawwa medja tal-ħruġ ta' laser tal-fibra tas-sub-mitt-femtosecond imsakkar fil-modalità sal-lum.
Conklużjoni
Lejżer tal-fibra tan-nofs-infra-aħmar, bil-lejżer tal-fibra kompatt, inqas manutenzjoni, stabbiltà għolja, kwalità għolja tar-raġġ u ħafna vantaġġi oħra, fluworidu, sulfide, alid, fibra vojta u fibri oħra tal-infra-aħmar nofs, mill-qawwa, spettrali, applikazzjonijiet tal-apparat tal-fibra ottika , u aspetti oħra tal-iżvilupp tal-laser nofs-infra-aħmar ippromwoviet ħafna l-iżvilupp tal-laser nofs-infra-aħmar, bil-materjali tan-nofs-infra-aħmar u t-teknoloġija tal-fibra ottika tkompli timmatura, se jkun hemm aktar laser tal-fibra ta 'kwalità għolja ta' nofs l-infra-aħmar prodotti li joħorġu fid-difiża nazzjonali, riċerka xjentifika, manifattura industrijali, kura medika, u oqsma oħra biex ikollhom rwol akbar u akbar.
