Progreso de la investigación de cristales láser de infrarrojo medio - Parte 08

1.5  ~ Cristales láser de 4 μ m dopados con Fe ²⁺

En comparación con el Cr:ZnSe, el Fe:ZnSe tiene una brecha de banda más pequeña y es propenso a producir extinción de múltiples fonones inducida térmicamente, por lo que tanto la potencia como la eficiencia del láser son bajas. En 1999, Adams et al. se dio cuenta de la longitud de onda sintonizable de 3.98-4.54  μ m a baja temperatura por primera vez en Fe:ZnSe, y obtuvo una salida de láser con una eficiencia de pendiente del 8,2 %. Bombeado por láser dopado con Er ³⁺ o Cr:ZnSe a 2,7 μm , se han obtenido a temperatura ambiente una longitud de onda de 4,0 μm y un nivel de salida de láser continuo de 1 W. En 2020, Pushkin et al. utilizó el bloqueo de modo de grafeno para lograr una salida de láser de 4,4 μ m con un ancho de pulso de 732 fs. Este es el informe de la longitud de onda más larga y la salida de láser de pulso más corto de Fe ²⁺ obtenidos hasta ahora.

La principal tendencia de desarrollo en el futuro: los cristales de ZnSe/ZnS del grupo II-VI dopados con Cr ²⁺ o Fe ²⁺ generalmente tienen una gran sección transversal de emisión σ _em(10 ^-18 cm ² ) , pero el nivel de vida superior de energía es corto ( μ s), que no es propicio para el almacenamiento de energía. Es la "piedra preciosa de titanio" en la banda del infrarrojo medio, el desarrollo de láseres ultracortos y ultraintensos con mayor potencia máxima es la dirección principal. Se necesita desarrollar un solo cristal de alta calidad (o cerámica transparente) en el futuro.

1.6 Más de 4 μ m de cristales láser dopados con Dy ³⁺ , Er ³⁺ , Pr ³⁺

Porquedela dominación de la transición no radiativa, los cristales quepoderobtener salida lásera más de 4metrometro se concentran principalmente en haluros y compuestos de azufre (selenio) con energía de fonones extremadamente baja. En 1994, Bowman et al. Logrado salida láser de 5.242metrom con eficiencia de pendiente del 23% a baja temperatura de 130 K en Pr:LaCl₃cristal. In 2013, Jelinkova et al. logrado 4.32metrometroláser continuoproducción en Dy:PbGa₂:S₄ cristalcon potencia de 67 mWypendiente de eficienciade8%. En 2005, Bowman et al..logró una salida láser de 4.52metrometroen Er:KPb₂:cl₅ cristal con una eficiencia del 6,2%. En 2016, Jelinkova et al. logró una salida de láser de 5.4 metrom a temperatura ambientemediante el uso Dy: PbGa₂:S₄ cristales

Excepto por el cristal de Fe:ZnSe (o cerámica transparente) mencionado en 1.5 anterior, la eficiencia de la pendiente de otros materiales es inferior al 10%, o necesitan operar a baja temperatura.

La principal tendencia de desarrollo en el futuro: además de Fe:ZnSe, que tiene alta potencia y es ampliamente sintonizable, y cristales ultrarrápidos (o cerámicas transparentes), es necesario desarrollar nuevosmatrizcristales dopados con elementos de tierras raras con baja energía de fonones, alta capacidad de almacenamiento de energía y alta sección transversal de emisión, como PbGa₂:S₄, CaGa₂:S₄y haluros, etc. Y continúe explorando longitudes de onda más largas, como ~ 4.5metrom es³⁺(⁴I_9/2→ ⁴I_11/2), ~4.6metrom pr³⁺(³F₃→ ³_F6), ~4.8metrom TB³⁺ (⁷F₅→ ⁷F₆), ~4.9metrom Ho ³⁺ (⁵I₄→⁵I₅), ~5.1metroyo nd³⁺ ( ⁴I_13/2→ ⁴I_11/2), ~5.4metrom Dy³⁺ (⁶H_11/2→ ⁶H_13/2) , ~7.2metrom pr³⁺ ( ³F₃→³F₂), etc.