Một nhóm nghiên cứu Trung Quốc đã phát triển laser sợi quang Raman công suất cao có thể điều chỉnh được ở dải tần 1,2 μm.

Một nhóm nghiên cứu Trung Quốc đã phát triển một thiết bị Raman công suất cao có thể điều chỉnh được ở dải tần 1,2 μm.laser sợi quang

Nguồn laserCác laser hoạt động trong dải tần 1,2 μm có một số ứng dụng độc đáo trong liệu pháp quang động, chẩn đoán y sinh và cảm biến oxy. Ngoài ra, chúng có thể được sử dụng làm nguồn bơm để tạo ra ánh sáng hồng ngoại giữa bằng phương pháp tham số và để tạo ra ánh sáng nhìn thấy bằng cách nhân đôi tần số. Laser trong dải tần 1,2 μm đã được chế tạo bằng nhiều phương pháp khác nhau.laser trạng thái rắn, bao gồmlaser bán dẫn, laser Raman kim cương và laser sợi quang. Trong số ba loại laser này, laser sợi quang có ưu điểm là cấu trúc đơn giản, chất lượng chùm tia tốt và vận hành linh hoạt, khiến nó trở thành lựa chọn tốt nhất để tạo ra laser dải 1,2μm.
Gần đây, nhóm nghiên cứu do Giáo sư Pu Zhou dẫn đầu tại Trung Quốc đang quan tâm đến laser sợi quang công suất cao trong dải tần 1,2μm. Laser sợi quang công suất cao hiện tạitia laserCác laser sợi quang chủ yếu được pha tạp ytterbium trong dải tần 1 μm, và công suất đầu ra tối đa trong dải tần 1,2 μm bị giới hạn ở mức 10 W. Công trình nghiên cứu của họ, có tiêu đề “Laser sợi quang Raman điều chỉnh được công suất cao ở dải sóng 1,2μm”, đã được công bố trên tạp chí Frontiers of...Quang điện tử.

Hình 1: (a) Sơ đồ thiết lập thí nghiệm của bộ khuếch đại sợi quang Raman công suất cao có thể điều chỉnh và (b) laser sợi quang Raman ngẫu nhiên có thể điều chỉnh ở dải tần 1,2 μm. PDF: sợi quang pha tạp phốt pho; QBH: khối thạch anh; WDM: bộ ghép kênh phân chia bước sóng; SFS: nguồn sáng sợi quang siêu huỳnh quang; P1: cổng 1; P2: cổng 2. P3: chỉ cổng 3. Nguồn: Zhang Yang và cộng sự, Laser sợi quang Raman công suất cao có thể điều chỉnh ở dải sóng 1,2μm, Frontiers of Optoelectronics (2024).
Ý tưởng là sử dụng hiệu ứng tán xạ Raman kích thích trong sợi quang thụ động để tạo ra laser công suất cao trong dải tần 1,2μm. Tán xạ Raman kích thích là một hiệu ứng phi tuyến bậc ba chuyển đổi photon thành bước sóng dài hơn.

Hình 2: Phổ đầu ra RFL ngẫu nhiên có thể điều chỉnh ở bước sóng bơm (a) 1065-1074 nm và (b) 1077 nm (Δλ biểu thị độ rộng vạch 3 dB). Nguồn: Zhang Yang et al., Laser sợi quang Raman công suất cao có thể điều chỉnh ở dải sóng 1,2μm, Frontiers of Optoelectronics (2024).
Các nhà nghiên cứu đã sử dụng hiệu ứng tán xạ Raman kích thích trong sợi quang pha tạp phốt pho để chuyển đổi sợi quang pha tạp ytterbium công suất cao ở dải tần 1 μm sang dải tần 1,2 μm. Tín hiệu Raman với công suất lên đến 735,8 W đã được thu được ở bước sóng 1252,7 nm, đây là công suất đầu ra cao nhất của laser sợi quang dải tần 1,2 μm được báo cáo cho đến nay.

Hình 3: (a) Công suất đầu ra tối đa và phổ đầu ra chuẩn hóa ở các bước sóng tín hiệu khác nhau. (b) Phổ đầu ra đầy đủ ở các bước sóng tín hiệu khác nhau, tính bằng dB (Δλ đề cập đến độ rộng vạch 3 dB). Nguồn: Zhang Yang và cộng sự, Laser sợi quang Raman điều chỉnh được công suất cao ở dải sóng 1,2μm, Frontiers of Optoelectronics (2024).

Hình 4: (a) Phổ và (b) đặc tính biến đổi công suất của bộ khuếch đại sợi quang Raman điều chỉnh được công suất cao ở bước sóng bơm 1074 nm. Nguồn: Zhang Yang và cộng sự, Laser sợi quang Raman điều chỉnh được công suất cao ở dải sóng 1,2 μm, Frontiers of Optoelectronics (2024)