Fig. 1. Schematisk uppställning av CW Yb:CALGO-lasern. Kredit:SIOM
1960, Maimans första demonstration av rubinlasern inledde början av lasereran. Solid-state lasrar utgör fortfarande en av de snabbast utvecklande grenarna inom laservetenskap och har förbättrats otroligt under de senaste sex decennierna medan förstärkningsmediet med goda egenskaper är avgörande för att realisera en högeffektiv solid state-laser.
Det är nu allmänt erkänt att Yb 3+ -dopade kristaller har betydande potential i utvecklingen av direkt diodpumpade högeffekts- och ultrasnabba lasrar. Bland dem, Yb 3+ -dopad CaGdAlO 4 crystal (Yb:CALGO) fungerar bra, med hög värmeledningsförmåga och det bredaste och plattaste emissionsspektra av alla Yb 3 + -dopade material. Därför, Att studera laserprestanda för Yb:CALGO är av stor betydelse för ultrakorta pulsgenerering med hög toppeffekt.
I en färsk studie, forskare från Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics vid den kinesiska vetenskapsakademin har gjort nya framsteg i forskningen av en diodpumpad kontinuerlig-våg Yb:CALGO-laser. Fynden publicerades i Tillämpad optik .
I experimentet, en diodpumpad kontinuerlig våg Yb:CALGO-laser med en uteffekt på 11W och en lutningseffektivitet på 19,8 % demonstrerades. Effekterna av kristalltemperatur på våglängdsemission undersöktes. Kristalltemperaturen styrdes genom att ändra pumpeffekten. Utgångsvåglängden skiftade uppenbarligen till den längre våglängden för utgångskopplare med olika transmissioner när temperaturen på kristallen ökade.
Fig. 2. Utgångsvåglängd och kristalltemperatur kontra pumpeffekten. Kredit:SIOM
Forskarna fann att, för T =3 % utgångskoppling, utvåglängden skiftade intervallet från 1, 051.10 nm till 1, 054,72 nm, eftersom temperaturen på kristallen ändrades från 23,6 grader Celsius till 36,4 grader Celsius. Och för T =5 % utgångskoppling, utvåglängden skiftade från 1, 045,08 nm till 1, 047,13 nm, och kristallens temperatur ändrades från 25,1 grader Celsius till 36,9 grader Celsius. För T =3 % utgångskopplare, ett experiment med den fasta pumpeffekten genomfördes också.
Kristalltemperaturen ändrades genom kylvatten. När temperaturen på kristallen ökade från 32,2 grader Celsius till 38,2 grader Celsius, utgångsvåglängden skiftad från 1, 052,23 nm till 1, 052,80 nm. Våglängdsförskjutningen med temperaturen i CW Yb:CALGO-lasern kunde förklaras med en temperaturberoende modell. Temperaturstegringen ökade befolkningstätheten i de övre nivåerna av markgrenröret, enligt Boltzmanns distribution.
Följaktligen, när lasern arbetade över en viss temperaturtröskel, de två föregående energinivåerna kunde inte längre uppfylla villkoret för befolkningsinversionen. Dock, befolkningsinversionen existerade fortfarande mellan den exciterade nivån och den övre marknivån. Som ett resultat, populationsinversionen skulle försvinna för den kortare laservåglängden och en längre våglängd skulle dominera.
På grund av de mycket mer komplicerade Stark-delarna av markgrenröret och upphetsat grenrör av Yb:CALGO, en serie av utgående våglängder observerades med den ändrade temperaturen.
Detta våglängdsförskjutningsfenomen skulle vara särskilt viktigt för intrakavitets optisk parametrisk oscillator och kan vara fördelaktigt för vissa speciella ändamål, inklusive avstämbara lasrar för vissa våglängder och andra våglängdskänsliga undersökningar.
