En un estudi publicat a Optics Express, un equip de recerca dirigit pel professor Yuxi Fu de l’Institut Xi’an d’Optics i Mecànics de Precisió (XIOPM) de l’Acadèmia de Ciències xineses ha desenvolupat per primera vegada un holmium a la temperatura de l’holmium dopat amb un fluor de yttrium de la temperatura de la sala d’alta qualitat, el làser de gran qualitat.
Els làsers que operen en el rang espectral de 2 µm són molt considerats per la seva seguretat ocular, l’absorció d’aigua elevada i la baixa atenuació atmosfèrica. Els làsers convencionals de 2 µm requereixen normalment un refredament criogènic per controlar els efectes tèrmics, cosa que augmenta la complexitat i el cost del sistema i limita la seva aplicació en plataformes compactes, limitades a l’espai i mòbils. Per tant, el desenvolupament de làsers de 2 µm a temperatura de 2 µm ha esdevingut una direcció important de recerca.
Taula 1: Visió general dels làsers de disc prim a la regió de 2 μm. Font: Bingying Lei, Liyi Zhang, Sen Yang et al., A prop de la difracció, Làser de disc prim compost de la difracció: Optics Express (2025).
En aquest estudi, els investigadors van desenvolupar una nova estructura de discs prims compostos basat en HO: YLF. Combinant un 2 a. % doped ho: cristall de YLF amb una capa de captació de YLF no acollida, es va millorar significativament la robustesa mecànica del cristall, mentre que l'efecte d'amplificació de l'emissió espontània es va suprimir efectivament, millorant així l'estabilitat de la sortida làser.
Figura 1: Diagrama esquemàtic de HO: cristall de disc prim compost de YLF. (a) Diagrama esquemàtic 3D de HO: disc prim de YLF. (b) Fotografia de HO: Disc prim compost de YLF soldat al dissipador de calor sic. (c) Vista transversal de HO: disc prim de YLF compost al llarg de la direcció de propagació de la llum de la bomba. Font: Bingying Lei, Liyi Zhang, Sen Yang et al., A prop de la difracció, Làser de disc prim compost de la difracció: Optics Express (2025).
A més, els investigadors van optimitzar el sistema de bombament òptic, utilitzant una configuració multicanal amb 12 cicles de bombament combinats amb una estratègia eficient de gestió tèrmica. Aquest enfocament no només garanteix una gran potència, sinó que també minimitza les lents tèrmiques, donant lloc a una excel·lent qualitat del feix.
Figura 2: Diagrama esquemàtic del làser de disc prim HO: YLF. (a) Diagrama esquemàtic 3D del làser de disc prim basat en un mòdul de bomba de forma 12-. (b) Diagrama de la configuració experimental, que mostra el cap de làser de disc prim compost amb un dissipador de calor refrigerat per aigua. Font: Bingying Lei, Liyi Zhang, Sen Yang, et al., A prop de la difracció, Làser de disc prim compost de la difracció a 2 μm, Optics Express (2025).
Els resultats experimentals mostren que quan el làser és bombat per un làser de fibra dopada amb thulium de 194 {9 {9} nm amb un diàmetre de 1,8 mm, la potència de sortida màxima arriba al 26,5W, l'eficiència òptica és del 38,1%i l'eficiència de la pendent és de 42. 0%. La qualitat del feix està gairebé limitada per difracció i la desviació estàndard relativa de l'estabilitat de potència és només del 0,35%.
Figura 3: seccions transversals d’absorció i emissió de 2 a.% Doped HO: cristalls de YLF a temperatura ambient. Font: Bingying Lei, Liyi Zhang, Sen Yang et al., A prop de la difracció, Làser de disc prim compost de la difracció: Optics Express (2025).
Figura. Font: Bingying Lei, Liyi Zhang, Sen Yang, et al., A prop de la difracció, Làser de disc prim compost de la difracció a 2 μm, Optics Express (2025).
Figura 5: Espectres de temperatura ambient de (a) bombament làser de fibra dopada amb thulium i (b) emissió de CW. Les línies guionades indiquen les seccions transversals d’absorció i emissió del cristall HO: YLF. Cada espectre representa la mitjana de cinc mesures. Font: Bingying Lei, Liyi Zhang, Sen Yang et al., A prop de la difracció, Làser de disc prim compost de la difracció: Optics Express (2025).
Figura 6: Qualitat del feix de sortida. (a) M2 Mesura de la qualitat del feix de sortida 26W. (b) Perfils de feix a diferents distàncies (L=-200 mm, 0 mm, 100mm i 300mm). Font: Bingying Lei, Liyi Zhang, Sen Yang, et al., A prop de la difracció, Làser de disc prim compost de la difracció a 2 μm, Optics Express (2025).
El professor Fu va dir: "Aquest treball obre el camí per al desenvolupament de làsers compactes i rendibles de 2 µm de 2 µm que tenen el potencial d'arribar a nivells de 100W, avançant en ciències làser ultrafastos. També proporciona un nou abordatge per desenvolupar sistemes làser d'infrarojos de gran potència i portàtils".
