Progreso de la investigación de cristales láser de infrarrojo medio - Parte 09

Conclusión

Teniendo en cuenta factores integrales como un amplio ancho de banda de absorción, una gran sección transversal de absorción, una vida útil prolongada del nivel de energía superior (ms a decenas de ms) (consulte la Tabla 2), relajación cruzada de iones, mayor eficiencia cuántica y fuente de bomba LD madura, Tm ³⁺  en el 2  µm _  banda, Ho ³⁺  y Er ³⁺  en la banda de 3 μm debe ser una de las fuentes láser más importantes y básicas en la banda del infrarrojo medio de 2 a 20 μm , y competirá con Nd ³⁺  y Yb ³⁺  en la banda de 1 μm . Similar a la atención prestada al dopaje de YAG, YVO ₄ , YLF, YAP y KYW con Nd ³⁺  o Yb ³⁺  como fuente láser de banda de 1 μ m, vale la pena prestar especial atención a la investigación sobre los materiales de matriz básicos como YAG, CaF ₂  (SrF ₂ ), YLF, CYA (CGA) o cristales de sesquióxido (y cerámicas) dopados con Tm ³⁺  y Ho ³⁺  en banda de 2 μ m y Er ³⁺  en la banda de 3 μm .

El desarrollo de láseres ultracortos y ultraintensos en los últimos 30 años incluye principalmente tres bandas de onda: 0,8 μm , 1-1,5 μm y 2-5 μm . La tecnología de bloqueo de modo de lente Kerr inventada por Sibbet ha hecho una contribución fundamental al desarrollo del láser ultrarrápido Ti:Sapphire de 0,8 μm . El espejo absorbente saturable de semiconductores (SESAM) inventado por Keller ha promovido el rápido desarrollo y la aplicación práctica de Nd ³⁺  y Yb ³⁺  Láseres ultrarrápidos en la banda de 1-1,5 μm . Se han logrado picos de potencia ultra altos de 1 PW a 10 PW en el infrarrojo cercano a través de la tecnología de amplificación de pulso chirp (CPA). En la banda del infrarrojo cercano, ya existen SESAM muy maduros que pueden cumplir con los requisitos de los láseres de bloqueo de modo. Sin embargo, en la banda del infrarrojo medio, el SESAM tradicional ₍ pozos cuánticos de In x Ga _{1- x} As cultivados en el sustrato de GaAs) provocará un desajuste de la red con el sustrato de GaAs debido al alto requisito de contenido de indio, lo que hace que el SESAM del infrarrojo medio Trabajo inestable y fácil de destruir. Durante mucho tiempo, la falta de espejos absorbentes saturables de infrarrojo medio confiables ha sido la principal razón para restringir la expansión de la longitud de onda y la amplia aplicación de láseres de bloqueo de modo de infrarrojo medio. En los últimos años, se han introducido materiales bidimensionales de baja brecha, como puntos cuánticos, fósforo negro y grafeno, en la generación de láseres de infrarrojo medio, como Tm ³⁺ , Er 3+ , Dy ^{3+ o} Fe ^{2 +}  láseres de fibra dopada o de bloqueo de modo que funcionan a 2,3 μm , 2,8 μm , 3,1 μm , 3,5 μm y 4,4 μm . Al mismo tiempo, las fuentes de láser ultrarrápidas de estado sólido se utilizan cada vez más en campos como la física de campos fuertes, los peines de frecuencia óptica, la espectroscopia ultrarrápida, la detección de infrarrojos, las comunicaciones ópticas ultrarrápidas, las contramedidas militares, la biomedicina, la imagen y la industria. Procesando.

Los cristales anteriores que pueden producir directamente una salida de láser de infrarrojo medio (2-5 μ m) serán compatibles con materiales dieléctricos como fibras de vidrio óptico, cerámica transparente y semiconductores, así como con la frecuencia de suma de segundo orden, frecuencia de diferencia, la oscilación paramétrica óptica y las tecnologías de conversión de frecuencia no lineal de tercer orden, como la dispersión Raman estimulada, promoverán conjuntamente el desarrollo futuro de la tecnología láser de estado sólido de infrarrojo medio e infrarrojo lejano.