Nesen profesora Zhao Yong komanda no Ziemeļaustrumu universitātes, asociētais pētnieks Vu Hans no Sičuaņas universitātes, asociētais pētnieks Ma Rui no Šeņdžeņas universitātes un profesors Vans Zinans no Ķīnas Elektronikas zinātnes un tehnoloģijas universitātes ir sadarbojušies, lai iezīmētu progresa progresu šajā jomā. nejaušu šķiedru lāzeru spektrālās kontroles mehānisms, raksturlielumi un pielietojumi. Viņi vispusīgi iepazīstināja ar izlases šķiedru lāzeru ar augstu spektrālo tīrību, šaurjoslas izvadi, elastīgu viļņa garuma regulēšanu un vairāku viļņu garumu izvadi izpētes progresu, īsi apkopoja nejaušu šķiedru lāzeru pielietojumu, pamatojoties uz spektrālo vadību, un ar nepacietību gaidīja attīstības perspektīvas, pētījumus. ceļi un izaicinājumi, ar kuriem saskaras nejauši šķiedru lāzeri, kuru pamatā ir spektrālā kontrole.
Kā jauna veida izlases lāzers izlases šķiedru lāzers ir bijis pētniecības karstais punkts, kas izstrādāts pēdējā desmitgadē. Salīdzinot ar tradicionālajiem šķiedru lāzeriem ar fiksētām rezonanses dobuma struktūrām, nejaušiem šķiedru lāzeriem nav nepieciešamas precīzas rezonanses dobuma struktūras, un tiem ir lielāka konstrukcijas brīvība. Izlases šķiedru lāzeriem ir priekšrocības konversijas efektivitātes, virziena, izmaksu utt. ziņā, un tie var nodrošināt labu platformu dažādu veidu augstas veiktspējas lāzeru konstruēšanai. Jo īpaši nejaušiem šķiedru lāzeriem, kuru pamatā ir dažādi pastiprinājuma līdzekļi, ir lieliska viļņa garuma elastība un tie var sasniegt patvaļīgu viļņa garuma lāzera lāzeru 1–2,1 µm diapazonā. Pēdējos gados pētnieki ir veikuši padziļinātu teorētisko un eksperimentālo izpēti par nejaušu šķiedru lāzeru spektrālajām īpašībām. Izmantojot spektrālo regulēšanu, nejaušie šķiedru lāzeri demonstrē augstas spektrālās tīrības, šaura joslas platuma un vairāku viļņu garumu izvades spēju. Turklāt nejaušiem šķiedru lāzeriem ar to unikālajiem spektrālajiem raksturlielumiem ir plašas pielietojuma perspektīvas optisko šķiedru sakaros, optisko šķiedru uztveršanā, attēlveidošanā bez plankumiem, superkontinuuma ģenerēšanā, nelineārās frekvences pārveidošanā, vidēja infrasarkanā lāzera sūkņa avotos un lāzera staros. vadīta inerciālā norobežojuma saplūšana (1. attēls).
Pamatpētījums par nejaušo šķiedru lāzeru spektrālajām īpašībām
Lai teorētiski aprakstītu un analizētu nejaušu šķiedru lāzeru spektrālās īpašības un izpētītu to fiziskos likumus, pētnieki ir ierosinājuši no spektra atkarīgu jaudas līdzsvara līdzsvara modeli, nelineāro Šrēdingera modeli un viļņu dinamikas modeli, lai precīzi novērtētu izejas jaudu. un nejaušu šķiedru lāzeru spektrālo izmaiņu process. Pēdējos gados pētnieki ir eksperimentāli izpētījuši nejaušu šķiedru lāzeru spektrālās statistikas raksturlielumus, ieviesuši replikas simetriju, kas sadalās nejaušos šķiedru lāzeros, un izmantojuši statistiskās analīzes metodes, kuru pamatā ir spin stikla teorija, lai izpētītu traucējumus un nelineāro mijiedarbību nejaušos šķiedru lāzeros.
Izlases šķiedru lāzeri ar izcilu viļņa garuma elastību
Ieguvumi no dažādiem pastiprināšanas mehānismiem, tostarp trešās kārtas nelineārā efekta pastiprinājuma (piemēram, stimulētā Ramana izkliede un stimulētā Briljuina izkliede) un retzemju jonu dopinga aktīvā pastiprinājuma (piemēram, iterbija, erbija, erbija/iterbija, bismuta un ar tūliju leģētas aktīvās šķiedras), izlases veida šķiedru lāzeri var darboties 1-2,1 µm joslā. Nejaušajos šķiedru lāzeros, izmantojot fiksētus sūkņus, kombinējot noskaņojamus filtrus vai no viļņa garuma atkarīgus punktu spoguļus un mainot filtru vai punktveida spoguļu centra viļņa garumu, var panākt plakanu un efektīvu viļņa garuma regulēšanu plašā diapazonā. Turklāt, ieviešot viļņa garuma programmējamus punktu spoguļus, nejaušo šķiedru lāzeru spektru var ieprogrammēt un nepārtraukti noregulēt atbilstoši projektētajai spektrālajai formai. Jo īpaši kaskādes nejaušiem Ramana šķiedru lāzeriem, kuru pamatā ir platjoslas punktu spoguļi un atgriezeniskā izkliede, lāzera viļņa garumu var nepārtraukti noregulēt lielā diapazonā, tieši mainot sūkņa viļņa garumu un sūkņa jaudu.
Izlases šķiedru lāzeru spektrālā kontrole
Kaskādes nejaušajiem Ramana šķiedru lāzeriem ir lieliska viļņa garuma elastība. Tomēr kaskādes pārveidošanas procesa laikā atlikušā zemas pakāpes Stoksa gaisma izraisīs lāzera spektrālās tīrības samazināšanos. Izmantojot jauna veida laika domēna stabilu sūkņa avotu (piemēram, nesakarīgu platjoslas pastiprinātu spontānas emisijas sūknēšanu, ar iterbija leģētu nejaušu šķiedru lāzera sūknēšanu un līnijas platuma paplašinātu vienas frekvences lāzera sūknēšanu), pētnieki ir panākuši dažādas kaskādes nejaušas Ramana šķiedras. lāzeri ar augstu spektrālo tīrību. No otras puses, pie lielas sūkņa jaudas, ko ietekmē nelineāri efekti, piemēram, četru viļņu sajaukšana un šķērsfāžu modulācija šķiedrā, pilnībā atvērta dobuma nejaušā šķiedru lāzera izejas spektrālais joslas platums parasti ir vairāku nanometri. . Lai apmierinātu šaura līnijas platuma gaismas avotu vajadzības tādos scenārijos kā augstas efektivitātes lāzera frekvences dubultošana, augstas precizitātes mērījumi un koherenta šķiedru komunikācija, šaurjoslas izlases šķiedru lāzerus var iegūt, pievienojot dažādus punktu atstarotājus ar regulējamu spektru. formu un joslas platumu līdz daļēji atvērta dobuma nejaušās šķiedras lāzera struktūrai vai izmantojot dažādus pastiprināšanas nesējus (piemēram, stimulētu Briljuina izkliedi) un dažādas pasīvās šķiedras (piemēram, polarizāciju uzturoša šķiedra, augstas izkliedes šķiedra) un optimizējot sūknēšanu. shēma. Turklāt nejaušu šķiedru lāzeru vairāku viļņu garumu izvadi var panākt, pievienojot lāzeram spektrālos filtrēšanas elementus vai izmantojot kaskādes stimulētu Brillouin izkliedes pastiprinājumu.
Izlases šķiedru lāzeru pielietojums, pamatojoties uz spektrālo kontroli
Nejauši izmantoto šķiedru lāzeru strukturālā konstrukcija un elastīgā viļņa garuma pārveidošana padara tos piemērotākus lāzera lāzeru veikšanai īpašās joslās, lai apmierinātu tādu lietojumu vajadzības kā izkliedēta signāla pastiprināšana, augstas signāla un trokšņa attiecības šķiedru noteikšana, nelineāra frekvences pārveidošana un vidēja infrasarkanā sūknēšana. Tajā pašā laikā, salīdzinot ar šķiedru lāzeriem, kuru pamatā ir rezonanses dobuma struktūras, ir pierādīts, ka spektrāli bezmodeļu izlases šķiedru lāzeriem ir labāka laika domēna stabilitāte. Tāpēc nejaušiem šķiedru lāzeriem ir lielākas priekšrocības lietojuma scenārijos ar augstām prasībām attiecībā uz lāzera avota stabilitāti. Turklāt nejaušo šķiedru lāzeru zemā koherence un spektrālā vadāmība ļauj tiem parādīt unikālu pielietojuma potenciālu augstas veiktspējas attēlveidošanā un lāzera vadītā inerciālā ierobežojuma saplūšanā.
