Forskare har utvecklat en ny kompakt och ultrasnabb, hög effekt gul laser. Den avstämbara lasern uppvisar utmärkt strålkvalitet och hjälper till att fylla behovet av en praktisk gul ljuskälla som avger ultrasnabba ljuspulser.

"Det gulorange spektralområdet absorberas starkt av hemoglobin i blodet, gör lasrar med dessa våglängder särskilt användbara för biomedicinska tillämpningar, hudbehandlingar och ögonoperationer, "sade forskargruppmedlem Anirban Ghosh från Photonic Sciences Lab vid Physical Research Laboratory i Indien." En femtosekund, den avstämbara gula laserkällan kan en dag erbjuda medicinska behandlingar som ger mindre termiska skador och är mer selektiva. "

I tidskriften The Optical Society (OSA) Optikbokstäver , forskare under ledning av Goutam K. Samanta beskriver hur de använde ett optiskt fenomen som kallas olinjär frekvensomvandling för att konvertera mitten av infrarött laserljus till gult ljus som kan ställas in från 570 nm till 596 nm.

"Vi visar en robust, hög kraft, Ultra snabb, avstämbar gul strålning i en ganska enkel experimentell konfiguration, "sa Ghosh." Förutom biomedicinska tillämpningar, det här är ett eftertraktat våglängdsområde för videofrågor i fullfärg och kan användas för en mängd olika spektrala applikationer. "

Bygga en bättre gul laser

Även om studier har visat att laser som avger i det gula spektralområdet är optimalt för olika medicinska behandlingar, sådana våglängder skapas vanligtvis med hjälp av skrymmande och ineffektiva kopparånga lasrar, färglasrar och optiska parametriska oscillatorer. Dessa källor har använts framgångsrikt för olika applikationer, men de lider av en eller flera nackdelar som låg medeleffekt, brist på bra rumslig strålprofil, begränsad eller ingen våglängdstämbarhet och breda utgångspulser.

"Femtosekundlasrar är viktiga för många applikationer eftersom de avger ett stort antal fotoner på kort tid för att ge en mycket hög intensitet och extremt hög precision utan att orsaka värmeskador, "sade Ghosh." Men det finns ingen kommersiellt tillgänglig femtosekund gul laser som kan ge alla önskade parametrar som behövs för de applikationer som skulle ha nytta av detta våglängdsområde. "

För att hantera dessa begränsningar i en enda experimentell konfiguration, forskarna använde en nyligen utvecklad ultrasnabb solid state Cr2+:ZnS-laser som avger i mitten av infrarött område tillsammans med en tvåstegsfrekvensfördubbling. Frekvensfördubbling av en ultrasnabb laser är inte en enkel process och kräver att rätt kristall identifieras för att producera en kvalitetslaserutgång med önskade egenskaper.

"Vi frekvensdubblade den ultrasnabba mitten av infraröd laser med en toppvåglängd vid 2360 nm i två olika olinjära kristaller och använde enkla optiska komponenter som finns tillgängliga i alla standardoptiklaboratorier för att uppnå hög effekt, inställbar, ultrasnabb gul laserkälla, "sa Ghosh." Som en biprodukt, vår källa ger avstämbar ultrasnabb nära-infraröd strålning med betydande medeleffekt som är användbar för olika områden, inklusive spektroskopi, materialbehandling och bildbehandling. "

Tester av den nya lasern visade att den kan ge en maximal genomsnittlig uteffekt över 1 W med 130 femtosekundspulser vid en upprepningshastighet på 80 MHz med en enastående spatiell strålprofil. Forskarna observerade också utmärkt effektstabilitet under en lång varaktighet.

Forskarna planerar att ytterligare förbättra laserns pulslängd, effektivitet och kompakthet. De arbetar också med att optimera lasern så att den kan fungera vid rumstemperatur för att göra den mer praktisk för långvarig användning.