En forskargrupp ledd av prof. Sun Dunlu från Hefei Institutes of Physical Science (HFIPS), kinesiska vetenskapsakademin, har framgångsrikt syntetiserat nya mellaninfraröda Ho,Pr:YAP och Er:YGGAG-kristaller med hjälp av Czchralski (Cz)-metoden, och förbättrade den kontinuerliga laserprestandan för laserdiod (LD) sidpumpad Er:YSGG-kristall genom termisk bindningsteknik.
Forskningsresultaten publicerades i Optics Express .
De 2,7~3 μm mellaninfraröda lasrarna är placerade i det starka absorptionsbandet av vattenmolekyler, som har breda tillämpningsmöjligheter inom områden som biomedicin, optisk fjärranalys och olinjär optik.
I en nyligen genomförd studie har forskare hittat ett sätt att göra lasrar mer kraftfulla och effektiva. Genom att justera komponenterna i lasermaterialet upptäckte de att prestandan kunde förbättras. Specifikt ökade de koncentrationen av en komponent av Ho 3+ joner och tillsatte precis den lämpliga mängden av en annan komponent av Pr 3+ joner.
Denna justering bidrog till att göra laseroperationen mer effektiv genom att hämma "självuppsägningseffekten". Med hjälp av Cz-metoden kunde de odla en ny Ho,Pr:YAP-kristall, för att avge laser vid cirka 3 mikrometer. Det är en betydande förbättring jämfört med den äldre Ho:YAP-lasern eftersom den behöver mindre pumpkraft för att börja arbeta och utmatar lasern mer effektivt.
Dessutom har forskare upptäckt att genom samdopning av lämpliga mängder Gd 3+ och Ga 3+ joner till YAG-kristall, ökar kristallstörningen, vilket leder till bred emission i det mellaninfraröda området. Med hjälp av Cz-metoden har en ny Er:YGGAG-kristall odlats, vilket möjliggör realiseringen av den mellaninfraröda avstämbara och ultrakorta lasern runt 2,8 mikrometer.
För att ta itu med begränsningar i laserutmatning med kontinuerliga vågor utvecklade forskare en termisk bindningsteknik. Genom att binda odopad YSGG-kristall till båda ändsidorna av en annan Er:YSGG-kristall, lyckades de minska "termiska effekter". Detta gjorde laserprestandan mycket bättre och en maximal uteffekt på 28,02 watt uppnåddes.
Dessa forskare lade den materiella grunden för utvecklingen av heltäckande medelinfraröda lasrar i fast tillstånd och gav referenser för design och utveckling av nya och effektiva medelinfraröda laserförstärkningsmaterial.
