Σε μια μελέτη που δημοσιεύθηκε στο Optics Express, μια ερευνητική ομάδα με επικεφαλής τον καθηγητή Yuxi Fu του Ινστιτούτου Οπτικών και Μηχανικών Ακριτικής (XIOPM) του Κινεζικού Ακαδημία Επιστημών, έχει αναπτυχθεί για πρώτη φορά ένα σύνθετο Laser-Disk LaIniale, το High-Qualitive LaIniature LaN-Disk.
Τα λέιζερ που λειτουργούν στο φασματικό εύρος των 2μm θεωρούνται σε μεγάλο βαθμό για την ασφάλεια των ματιών τους, την υψηλή απορρόφηση του νερού και την χαμηλή ατμοσφαιρική εξασθένηση. Τα συμβατικά λέιζερ 2μm απαιτούν συνήθως κρυογονική ψύξη για τον έλεγχο των θερμικών επιδράσεων, γεγονός που αυξάνει την πολυπλοκότητα και το κόστος του συστήματος και περιορίζει την εφαρμογή τους σε συμπαγείς, διαστημικές και κινητές πλατφόρμες. Ως εκ τούτου, η ανάπτυξη λέιζερ 2μm υψηλής ισχύος 2μm έχει γίνει μια σημαντική κατεύθυνση της έρευνας.
Πίνακας 1: Επισκόπηση των λέιζερ λεπτού δίσκου στην περιοχή 2 μm. Πηγή: Bingying LEI, Liyi Zhang, Sen Yang et al., Κοντά σε περιορισμένη διάθλαση σε ζώνη αντλείται από HO: YLF σύνθετο λέιζερ δίσκου σε 2 μm, Optics Express (2025).
Σε αυτή τη μελέτη, οι ερευνητές ανέπτυξαν μια νέα σύνθετη δομή λεπτού δίσκου που βασίζεται στο HO: YLF. Συνδυάζοντας ένα 2 στο. % Doped HO: Crystal YLF με ένα μη διαμορφωμένο στρώμα κάλυψης YLF, η μηχανική ευρωστία του κρυστάλλου βελτιώθηκε σημαντικά, ενώ η επίδραση ενίσχυσης της αυθόρμητης εκπομπής καταστέλλεται αποτελεσματικά, ενισχύοντας έτσι τη σταθερότητα της εξόδου λέιζερ.
Εικόνα 1: Σχηματικό διάγραμμα του HO: YLF Composite Thin Crystal Disk. (α) 3D σχηματικό διάγραμμα του HO: YLF σύνθετο λεπτό δίσκο. (β) Φωτογραφία του HO: YLF σύνθετο λεπτό δίσκο συγκολλημένο με ψύκτρα SIC. (γ) ΣΥΝΟΛΙΚΗ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ ΤΟΥ ΧΡΩΜΑΤΟΣ ΤΟΥ HO: YLF Σύνθετο δίσκο κατά μήκος της κατεύθυνσης διάδοσης του φωτός της αντλίας. Πηγή: Bingying LEI, Liyi Zhang, Sen Yang et al., Κοντά σε περιορισμένη διάθλαση σε ζώνη αντλείται από HO: YLF σύνθετο λέιζερ δίσκου σε 2 μm, Optics Express (2025).
Επιπλέον, οι ερευνητές βελτιστοποίησαν το οπτικό σύστημα άντλησης, χρησιμοποιώντας μια διαμόρφωση πολλαπλών καναλιών με 12 κύκλους άντλησης σε συνδυασμό με μια αποτελεσματική στρατηγική θερμικής διαχείρισης. Αυτή η προσέγγιση όχι μόνο εξασφαλίζει υψηλή ισχύ, αλλά ελαχιστοποιεί επίσης τη θερμική φακή, με αποτέλεσμα την εξαιρετική ποιότητα της δέσμης.
Εικόνα 2: Σχηματικό διάγραμμα του λέιζερ λεπτού δίσκου HO: YLF. (α) 3D σχηματικό διάγραμμα του λέιζερ λεπτού δίσκου με βάση μια μονάδα αντλίας 12-. (β) Διάγραμμα της πειραματικής ρύθμισης, που δείχνει τη σύνθετη λεπτή κεφαλή λέιζερ δίσκου με νεροχύτη ψύξης. Πηγή: Bingying Lei, Liyi Zhang, Sen Yang, et al.
Τα πειραματικά αποτελέσματα δείχνουν ότι όταν το λέιζερ αντλείται από 194 0 nm λέιζερ ινών με διάτρηση με διάμετρο 1,8 mm, η ισχύς της κορυφής αυξάνεται 26,5W, η οπτική απόδοση είναι 38,1%και η απόδοση κλίσης είναι 42. {{11}%. Η ποιότητα της δέσμης είναι σχεδόν περιορισμένη σε διάθλαση και η σχετική τυπική απόκλιση της σταθερότητας ισχύος είναι μόνο 0,35%.
Εικόνα 3: Διατομές απορρόφησης και εκπομπής 2 σε% Crystals HO: YLF σε θερμοκρασία δωματίου. Πηγή: Bingying LEI, Liyi Zhang, Sen Yang et al., Κοντά σε περιορισμένη διάθλαση σε ζώνη αντλείται από HO: YLF σύνθετο λέιζερ δίσκου σε 2 μm, Optics Express (2025).
Εικόνα 4. HO: YLF λεπτό δίσκο ισχύος λέιζερ μετράται χρησιμοποιώντας 3% Transmittance OC. Πηγή: Bingying Lei, Liyi Zhang, Sen Yang, et al.
Εικόνα 5: Φάσματα θερμοκρασίας δωματίου της (α) αντλίας λέιζερ ινών με θόλο και (β) εκπομπής CW. Οι διακεκομμένες γραμμές υποδεικνύουν τις διατομές απορρόφησης και εκπομπής του κρυστάλλου HO: YLF. Κάθε φάσμα αντιπροσωπεύει το μέσο όρο των πέντε μετρήσεων. Πηγή: Bingying LEI, Liyi Zhang, Sen Yang et al., Κοντά σε περιορισμένη διάθλαση σε ζώνη αντλείται από HO: YLF σύνθετο λέιζερ δίσκου σε 2 μm, Optics Express (2025).
Εικόνα 6: Ποιότητα δέσμης εξόδου. (α) Μέτρηση M2 της ποιότητας δέσμης εξόδου 26W. (β) Προφίλ δέσμης σε διαφορετικές αποστάσεις (l=-200 mm, 0 mm, 100mm και 300mm). Πηγή: Bingying Lei, Liyi Zhang, Sen Yang, et al.
Ο καθηγητής Fu δήλωσε: "Το έργο αυτό ανοίγει το δρόμο για την ανάπτυξη συμπαγών, οικονομικά αποδοτικών λέιζερ 2μm υψηλής ισχύος που έχουν τη δυνατότητα να φτάσουν στα επίπεδα των 100W, προωθώντας την εξαιρετικά γρήγορη επιστήμη λέιζερ.
