قام فريق صيني بتطوير ليزر ألياف رامان قابل للضبط عالي الطاقة يعمل في نطاق 1.2 ميكرومتر

قام فريق صيني بتطوير جهاز رامان قابل للضبط عالي الطاقة يعمل في نطاق 1.2 ميكرومترليزر الألياف

مصادر الليزرتتمتع الليزرات العاملة في نطاق 1.2 ميكرومتر بتطبيقات فريدة في العلاج الضوئي الديناميكي، والتشخيص الطبي الحيوي، واستشعار الأكسجين. إضافةً إلى ذلك، يمكن استخدامها كمصادر ضخ لتوليد ضوء الأشعة تحت الحمراء المتوسطة بشكل بارامتري، ولتوليد الضوء المرئي عن طريق مضاعفة التردد. وقد تم تحقيق ليزرات في نطاق 1.2 ميكرومتر باستخدام تقنيات مختلفة.ليزرات الحالة الصلبة، مشتملليزرات أشباه الموصلاتليزرات رامان الماسية، وليزر الألياف. من بين هذه الأنواع الثلاثة من الليزر، يتميز ليزر الألياف ببساطة تركيبه، وجودة شعاعه العالية، وسهولة تشغيله، مما يجعله الخيار الأمثل لتوليد ليزر بنطاق 1.2 ميكرومتر.
أبدى فريق بحثي بقيادة البروفيسور بو تشو في الصين مؤخراً اهتماماً بأشعة الليزر الليفية عالية الطاقة في نطاق 1.2 ميكرومتر. وتُستخدم حالياً أشعة الليزر الليفية عالية الطاقة.الليزرتعتمد هذه التقنية بشكل أساسي على ليزرات الألياف المشوبة بالإيتربيوم في نطاق 1 ميكرومتر، وتقتصر أقصى قدرة خرج في نطاق 1.2 ميكرومتر على مستوى 10 واط. وقد نُشر بحثهم، بعنوان "ليزر ألياف رامان قابل للضبط عالي القدرة في نطاق 1.2 ميكرومتر"، في مجلة Frontiers ofالإلكترونيات الضوئية.

الشكل 1: (أ) الإعداد التجريبي لمضخم ألياف رامان قابل للضبط عالي القدرة، و(ب) ليزر ألياف رامان عشوائي قابل للضبط عند نطاق 1.2 ميكرومتر. PDF: ألياف مطعمة بالفوسفور؛ QBH: بلورة كوارتز؛ WDM: مضاعف تقسيم الطول الموجي؛ SFS: مصدر ضوء ألياف فائق التألق؛ P1: المنفذ 1؛ P2: المنفذ 2. P3: يشير إلى المنفذ 3. المصدر: Zhang Yang et al.، ليزر ألياف رامان قابل للضبط عالي القدرة عند نطاق موجي 1.2 ميكرومتر، Frontiers of Optoelectronics (2024).
تعتمد الفكرة على استخدام تأثير تشتت رامان المحفز في ألياف ضوئية غير فعالة لتوليد ليزر عالي القدرة في نطاق 1.2 ميكرومتر. تشتت رامان المحفز هو تأثير غير خطي من الدرجة الثالثة يحول الفوتونات إلى أطوال موجية أطول.

الشكل 2: أطياف خرج ليزر الألياف الرامانية العشوائي القابل للضبط عند أطوال موجية للضخ (أ) 1065-1074 نانومتر و(ب) 1077 نانومتر (Δλ تشير إلى عرض الخط عند 3 ديسيبل). المصدر: Zhang Yang et al.، ليزر ألياف رامان عالي القدرة قابل للضبط عند نطاق موجي 1.2 ميكرومتر، Frontiers of Optoelectronics (2024).
استخدم الباحثون تأثير تشتت رامان المحفز في الألياف المطعمة بالفوسفور لتحويل ألياف عالية القدرة مطعمة بالإيتربيوم عند نطاق 1 ميكرومتر إلى نطاق 1.2 ميكرومتر. وقد تم الحصول على إشارة رامان بقدرة تصل إلى 735.8 واط عند 1252.7 نانومتر، وهي أعلى قدرة خرج تم تسجيلها حتى الآن لليزر ألياف يعمل بنطاق 1.2 ميكرومتر.

الشكل 3: (أ) أقصى قدرة خرج وطيف خرج مُعَيَّر عند أطوال موجية مختلفة للإشارة. (ب) طيف الخرج الكامل عند أطوال موجية مختلفة للإشارة، بوحدة ديسيبل (Δλ تشير إلى عرض الخط عند 3 ديسيبل). المصدر: Zhang Yang et al.، ليزر ألياف رامان قابل للضبط عالي القدرة عند نطاق موجي 1.2 ميكرومتر، Frontiers of Optoelectronics (2024).

الشكل 4: (أ) خصائص الطيف و(ب) خصائص تطور القدرة لمضخم ألياف رامان قابل للضبط عالي القدرة عند طول موجة ضخ 1074 نانومتر. المصدر: Zhang Yang et al.، ليزر ألياف رامان قابل للضبط عالي القدرة عند نطاق موجي 1.2 ميكرومتر، Frontiers of Optoelectronics (2024).