Materiały ziem rzadkich tworzą stabilną wielopasmową platformę do mikrolasingu

WUHAN, Chiny, 9 września 2022 r. — Niedawna demonstracja zespołu z Huazhong University of Science and Technology (HUST) zwraca uwagę na możliwość stabilnego wielopasmowego laserowania przez pierwiastki ziem rzadkich (RE).W pracy zespół badawczy wykorzystał domieszkowanie termiczne wspomagane polimerami, aby wytworzyć mikrownęki domieszkowane RE o ultrawysokich samoistnych współczynnikach Q przekraczających 108. Proces domieszkowania nie spowodował żadnych wyraźnych skupisk jonów ani strat rozpraszania.Ultrawysoki wewnętrzny współczynnik Q sprawia, że ​​proces ten jest naturalną platformą do osiągania laserowego i innych nieliniowych zjawisk, które wymagają małej mocy.

Oprócz zalet w zastosowaniach laserowych, mikrownęka domieszkowana o ultrawysokiej wartości Q może również stanowić platformę do ultraprecyzyjnego wykrywania, pamięci optycznych i badania interakcji wnęka-materia-światło.

Mikrolasery z wieloma pasmami laserowymi są kluczowymi komponentami w różnych zastosowaniach, takich jak kolorowy wyświetlacz, komunikacja optyczna i komputery.Elementy RE oferują obfite, długowieczne, pośrednie poziomy energii i przejścia wewnątrzkonfiguracyjne niezbędne do emisji w szerokim zakresie pasm fal świetlnych.

Możliwe jest generowanie światła od głębokiego ultrafioletu (UV) do średniej podczerwieni poprzez pompowanie fotonów poprzez przesunięcie w dół, do niższej częstotliwości – i konwersję w górę, aby zwiększyć energię.Chociaż konwersja w górę oferuje korzyści, które obejmują lepszą głębokość penetracji i mniejsze obrażenia jonizacyjne, jest ogólnie trudniejsza niż redukcja biegu.Połączenie redukcji biegu z konwersją w górę może rozszerzyć zakres długości fal emisji, aby uzyskać największy potencjał.

Ponieważ użycie RE do konwersji w górę eliminuje potrzebę rygorystycznych warunków dopasowania faz lub wysokiej gęstości pompowania, naukowcy zapytali, czy byłoby możliwe skonstruowanie lasera wielopasmowego poprzez domieszkowanie elementów RE do mikrownęki o ultrawysokiej dobroci bez degradacji jego wewnętrznego współczynnika dobroci.

Naukowcy z HUST zademonstrowali jednoczesne laserowanie CW w zakresie ultrafioletowym, widzialnym i bliskiej podczerwieni w temperaturze pokojowej.Prace wspierają ultraprecyzyjne wykrywanie, pamięci optyczne i badanie interakcji wnęka-materia-światło.Dzięki uprzejmości B. Jianga i in., doi 10.1117/1.AP.4.4.046003.

Badacze z projektu HUST zademonstrowali jednoczesne laserowanie na fali ciągłej w ultrafiolecie, świetle widzialnym i bliskiej podczerwieni w temperaturze pokojowej.Prace wspierają ultraprecyzyjne wykrywanie, pamięci optyczne i badanie interakcji wnęka-materia-światło.Dzięki uprzejmości B. Jianga i in., doi 10.1117/1.AP.4.4.046003.

W badaniach nad laserami konwertującymi wysokiego rzędu zazwyczaj wykorzystuje się pulsacyjną pompę laserową w środowisku kriogenicznym, co ma na celu zmniejszenie uszkodzeń termicznych materiałów wzmacniających i wnęk rezonansowych.

W niedawnej demonstracji zespół HUST uzyskał laserową konwersję promieniowania UV i fioletową falą ciągłą (CW) z elementów RE w temperaturze pokojowej.

Zespół domieszkował mikrownękę erbem i iterbem i pompował ją laserem CW 975 nm.Powstały laser obejmował zakres długości fal około 1170 nm, pokrywając pasma UV, widzialnego i bliskiej podczerwieni (NIR).Zespół oszacował, że wszystkie progi laserowania były na poziomie submiliwatów.Mikrolasery wykazywały dobrą stabilność intensywności przez 190 min, co czyni je odpowiednimi do zastosowań praktycznych.