เมื่อเร็ว ๆ นี้กลุ่มวิจัยของศาสตราจารย์ Lu Huadong จากสถาบัน Optoelectronics ของมหาวิทยาลัยชานซีได้เสนอวิธีการอย่างเป็นนวัตกรรมเพื่อให้ได้เอาต์พุตเลเซอร์ใกล้อินฟราเรดที่มีความมั่นคงสูง โดยการแนะนำกระบวนการพารามิเตอร์แบบออพติคอลในโพรงเรโซแนนท์ของเลเซอร์สลับกำไรสัดส่วนของการแผ่รังสีที่เกิดขึ้นเองในกระบวนการสร้างพัลส์เลเซอร์ลดลงอย่างมากลดความกว้างของพัลส์ของเลเซอร์เอาท์พุท ในที่สุดพัลส์นาโนวินาที 830 นาโนเมตรใกล้อินฟราเรดอินฟราเรดเอาต์พุตที่มีกำลังเอาต์พุต 7.75 W และความกว้างสเปกตรัม 400.93 MHz ได้รับและค่าเบี่ยงเบนมาตรฐานของการกระวนกระวายใจช่วงเวลาพัลส์เป็นเพียง 2.285 ns การศึกษาครั้งนี้ให้แนวคิดใหม่สำหรับการตระหนักถึงเลเซอร์ที่มีกำลังสูงและมีความสามารถสูงและมีความสามารถสูงโดยไม่ต้องล็อคการควบคุม
แหล่งกำเนิดแสงใกล้อินฟราเรด (700 ~ 1,000 นาโนเมตร) ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการประมวลผลวัสดุ, ชีวการแพทย์, การตรวจสอบด้านสิ่งแวดล้อมและ LiDAR เนื่องจากการเจาะที่ยอดเยี่ยมและลักษณะการกระเจิงต่ำ ผ่านเทคโนโลยีการแปลงความถี่ไม่เชิงเส้นความยาวคลื่นเอาท์พุทของมันสามารถขยายไปยัง Terahertz, กลางอินฟราเรด, แสงที่มองเห็นได้และแถบอัลตราไวโอเลตเพื่อตอบสนองความต้องการของแอพพลิเคชั่นที่หลากหลายเช่นการตรวจจับความปลอดภัยการสื่อสารด้วยเลเซอร์การฉายเลเซอร์และการพิมพ์หิน
ในปัจจุบันเลเซอร์ไทเทเนียมแซฟไฟร์ที่ได้รับการสลับด้วยการได้รับมักจะใช้เพื่อให้ได้ชีพจรนาโนที่มีกำลังสูง-สเปกตรัมแคบ ๆ ใกล้กับเลเซอร์อินฟราเรด อย่างไรก็ตามผลึกไทเทเนียมไพลินจะสร้างผลกระทบความร้อนเมื่อสูบด้วยพลังงานสูงซึ่ง จำกัด กำลังเอาท์พุทประสิทธิภาพการแปลงและคุณภาพลำแสงของเลเซอร์อย่างจริงจัง เมื่อเลเซอร์ไทเทเนียมแซฟไฟร์ทำงานที่พลังงานต่ำเวลาชีพจรมีอาการกระวนกระวายใจอย่างรุนแรงเนื่องจากอัตราการสูบน้ำต่ำ นอกจากนี้การใช้เลเซอร์ 532 นาโนเมตรเพื่อปั๊มออสติกออสติกออสซิลเลเตอร์ยังเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพในการสร้างเอาต์พุตเลเซอร์อินฟราเรดใกล้อินฟราเรด แม้ว่าวิธีนี้จะไม่ถูก จำกัด ด้วยเอฟเฟกต์ความร้อนเนื่องจากแบนด์วิดท์การยอมรับขนาดใหญ่โดยธรรมชาติของกระบวนการจับคู่เฟสความกว้างสเปกตรัมของไฟสัญญาณเอาท์พุทมีขนาดใหญ่เมื่อสูบด้วยพลังงานสูง เพื่อให้แคบลงอย่างมีประสิทธิภาพความกว้างของสเปกตรัมมันจะต้องถูกฉีดและล็อคด้วยความช่วยเหลือของเลเซอร์แคบ ๆ คุณภาพสูงซึ่งไม่เพียง แต่เพิ่มต้นทุนของแหล่งกำเนิดแสง แต่ยังส่งผลกระทบต่อความเสถียรของระบบ
เพื่อที่จะเอาชนะปัญหาทางเทคนิคในปัจจุบันกลุ่มวิจัยได้เสนอวิธีการเพื่อให้ได้เอาต์พุตเลเซอร์ใกล้อินฟราเรดที่มีเสถียรภาพสูงโดยการผสมการปล่อยสารกระตุ้นและกระบวนการพารามิเตอร์แบบออพติคอล ขั้นแรกกระบวนการแบบไดนามิกของเอาต์พุตพัลส์เลเซอร์ก่อนและหลังการเปิดตัวกระบวนการพารามิเตอร์แบบออพติคอลในเลเซอร์ Ti: Sapphire ที่เปลี่ยนไปได้รับการวิเคราะห์ทางทฤษฎี ดังที่แสดงในรูปที่ 1 ในเลเซอร์ที่เปลี่ยนไปได้เมื่อได้รับการสูบฉีดไอออนเจือเจือจะถูกนำไปใช้อย่างรวดเร็วไปยังระดับพลังงานส่วนบนของเลเซอร์และจากนั้นเอาต์พุตพัลส์เลเซอร์จะเกิดขึ้นภายใต้การกระทำของการปล่อยโดยธรรมชาติและการปล่อยมลพิษ และเมื่อกระบวนการพารามิเตอร์แบบออพติคอลถูกนำเข้าสู่โพรงเรโซแนนท์ประสิทธิภาพการแปลงแบบไม่เชิงเส้นขนาดใหญ่ของกระบวนการพารามิเตอร์แบบออพติคอลสามารถเพิ่มอัตราการปล่อยก๊าซที่ถูกกระตุ้นในกระบวนการสร้างพัลส์เลเซอร์และลดสัดส่วนของเงื่อนไขการปล่อยที่เกิดขึ้นเอง ยิ่งไปกว่านั้นเนื่องจากไม่มีความล่าช้าระหว่างแสงปั๊มและพัลส์ไฟสัญญาณในกระบวนการพารามิเตอร์ออพติคอลการกระวนกระวายใจของพัลส์เวลาของเลเซอร์เอาท์พุทจะดีขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ
กลุ่มวิจัยได้ออกแบบเลเซอร์ใกล้อินฟราเรดพร้อมการปล่อยแบบผสมและกระบวนการพารามิเตอร์แบบออพติคอลดังแสดงในรูปที่ 2 Ti: คริสตัลแซฟไฟร์และคริสตัล Nonlinear LBO จะถูกแทรกลงในโพรงเรโซแนนท์เดี่ยว เพื่อควบคุมความล่าช้าระหว่างเลเซอร์ Ti: ไพลินและไฟสัญญาณของกระบวนการพารามิเตอร์พัลส์นาโนวินาทีสองชุดเลเซอร์ 532 นาโนเมตรด้วยความถี่การทำซ้ำ 6 kHz ใช้เป็นแหล่งปั๊ม นอกจากนี้เพื่อ จำกัด ความกว้างของสเปกตรัมของเลเซอร์ Ti: ไพลิน Etalons ที่มีความหนา 0.5 มม. และ 10 มม. และสี่ตัวกรอง birefringent รวมจะถูกแทรกเข้าไปในโพรงเรโซแนนท์ ในที่สุดตัวสะท้อนการฉีดด้วยตนเองจะถูกแทรกหลังจากกระจกเอาท์พุทเพื่อให้แน่ใจว่าทิศทางการแพร่กระจายของ Ti: Sapphire oscillating Light ในโพรงนั้นสอดคล้องกับแสงสัญญาณของกระบวนการพารามิเตอร์แบบออพติคอล
ในการทดลองเวลาพัลส์ของไฟปั๊มทั้งสองถูกควบคุมโดยเครื่องกำเนิดความล่าช้า/พัลส์และลักษณะของโดเมนเวลาของเลเซอร์เอาท์พุทหลังจากการเปิดตัวกระบวนการพารามิเตอร์แบบออพติคอลได้รับการปรับให้เหมาะสมดังแสดงในรูปที่ 3 กระบวนการก่อตัวของเลเซอร์และในเวลาเดียวกันช่วยเพิ่มอัตราการปล่อยมลพิษที่กระตุ้นดังนั้นความกว้างของพัลส์ของเลเซอร์เอาท์พุทจะลดลงจาก 66.3 ns เป็น 18.9 ns และเวลาการสร้างพัลส์จะสั้นลงจาก 372.9 ns เป็น 310 ns ในเวลาเดียวกันเนื่องจากลักษณะของการไม่หน่วงเวลาระหว่างแสงปั๊มและชีพจรไฟสัญญาณในกระบวนการพารามิเตอร์ออปติคัลช่วงเวลาพัลส์ที่กระวนกระวายใจของเลเซอร์สลับเกนที่ได้รับการปรับปรุงอย่างมีนัยสำคัญและค่าเบี่ยงเบนมาตรฐานลดลงจาก 9.926 ns เป็น 2.285 ns
หลังจากแนะนำกระบวนการพารามิเตอร์แบบออพติคอลในเลเซอร์สลับกำไรและเพิ่มประสิทธิภาพเวลาของพัลส์ไฟปั๊มสองตัว, การเอาต์พุตเลเซอร์ 7.75 W 830 nm ในที่สุดก็ประสบความสำเร็จในที่สุดและความเสถียรของพลังงานดีกว่า 0.85% (RMS) ดังแสดงในรูปที่ 4 (A); ลักษณะของโหมดตามยาวถูกวัดโดยใช้โพรง FP แบบสแกน (SA210-8B, Thorlabs) และผลการวิจัยพบว่ามันสามารถรักษาโหมดยาวเดี่ยวที่ดีที่กำลังเอาต์พุตสูงสุดดังแสดงในรูปที่ 4 (b); ลักษณะของโหมดตามขวางถูกวัดโดยใช้เครื่องวิเคราะห์คุณภาพลำแสง (M2MSBC207VIS/M, Thorlabs) และปัจจัยคุณภาพ M2 ของลำแสงดีกว่า 1.37 และ 1.47 ในทิศทาง X และ Y ตามลำดับดังแสดงในรูปที่ 4 (C) ในเวลาเดียวกันโดยการสแกนมุมปรับจูนของตัวกรอง birefringent และอุณหภูมิของคริสตัล LBO ซึ่งเป็นช่วงกว้างของการปรับความยาวคลื่นจาก 764.90 nm ถึง 873.43 นาโนเมตรดังแสดงในรูปที่ 4 (d)
····················································
ทีมสร้างวิธีการเพื่อให้ได้เอาต์พุตเลเซอร์ใกล้อินฟราเรดสูงพลังงานสูงโดยผสมการปล่อยการปล่อยก๊าซและกระบวนการพารามิเตอร์แบบออพติคอลและตระหนักถึงเลเซอร์อินฟราเรดใกล้กับโครงสร้างขนาดกะทัดรัดความเสถียรสูงและความกว้างสเปกตรัมแคบ ด้วยการแนะนำกระบวนการพารามิเตอร์แบบออพติคอลในเรโซเนเตอร์เลเซอร์ที่เปลี่ยนไปจะได้รับลักษณะของโดเมนเวลาของเลเซอร์เอาท์พุทได้รับการปรับปรุงอย่างมาก ในที่สุดเลเซอร์ใกล้อินฟราเรด 830 นาโนเมตรขนาดกะทัดรัดที่มีกำลังเอาต์พุตสูงสุด 7.75 W และความกว้างสเปกตรัม 400.93 MHz ประสบความสำเร็จโดยมีความกว้างพัลส์แคบเพียง 18.9 ns และค่าเบี่ยงเบนมาตรฐาน
