Un team cinese ha sviluppato un laser a fibra Raman sintonizzabile ad alta potenza con banda da 1,2 μm

Un team cinese ha sviluppato un Raman sintonizzabile ad alta potenza con banda di 1,2 μmlaser a fibra

sorgenti laserI laser operanti nella banda di 1,2 μm hanno applicazioni uniche nella terapia fotodinamica, nella diagnostica biomedica e nel rilevamento dell'ossigeno. Inoltre, possono essere utilizzati come sorgenti di pompaggio per la generazione parametrica di luce nell'infrarosso medio e per la generazione di luce visibile mediante raddoppio di frequenza. I laser nella banda di 1,2 μm sono stati realizzati con diverselaser a stato solido, compresolaser a semiconduttore, laser Raman al diamante e laser a fibra. Tra questi tre, il laser a fibra offre i vantaggi di una struttura semplice, una buona qualità del fascio e un funzionamento flessibile, che lo rendono la scelta migliore per generare laser a banda da 1,2 μm.
Di recente, il team di ricerca guidato dal professor Pu Zhou in Cina si è interessato ai laser a fibra ad alta potenza nella banda di 1,2 μm. L'attuale fibra ad alta potenzalasersono principalmente laser a fibra drogati con itterbio nella banda da 1 μm e la potenza massima in uscita nella banda da 1,2 μm è limitata al livello di 10 W. Il loro lavoro, intitolato "Laser a fibra Raman sintonizzabile ad alta potenza nella banda da 1,2 μm", è stato pubblicato su Frontiers ofOptoelettronica.

FIG. 1: (a) Configurazione sperimentale di un amplificatore in fibra Raman sintonizzabile ad alta potenza e (b) laser seed in fibra Raman random sintonizzabile a 1,2 μm di banda. PDF: fibra drogata al fosforo; QBH: quarzo bulk; WDM: multiplexer a divisione di lunghezza d'onda; SFS: sorgente luminosa in fibra superfluorescente; P1: porta 1; P2: porta 2. P3: indica la porta 3. Fonte: Zhang Yang et al., Laser in fibra Raman sintonizzabile ad alta potenza a 1,2 μm di banda, Frontiers of Optoelectronics (2024).
L'idea è di utilizzare l'effetto di diffusione Raman stimolata in una fibra passiva per generare un laser ad alta potenza nella banda di 1,2 μm. La diffusione Raman stimolata è un effetto non lineare del terzo ordine che converte i fotoni in lunghezze d'onda maggiori.

Figura 2: Spettri di uscita RFL casuali sintonizzabili alle lunghezze d'onda di pompaggio (a) 1065-1074 nm e (b) 1077 nm (Δλ si riferisce a una larghezza di linea di 3 dB). Fonte: Zhang Yang et al., Laser a fibra Raman sintonizzabile ad alta potenza nella banda di frequenza di 1,2 μm, Frontiers of Optoelectronics (2024).
I ricercatori hanno utilizzato l'effetto di diffusione Raman stimolato nella fibra drogata con fosforo per convertire una fibra ad alta potenza drogata con itterbio nella banda di 1 μm in una banda di 1,2 μm. È stato ottenuto un segnale Raman con una potenza fino a 735,8 W a 1252,7 nm, che rappresenta la massima potenza di uscita di un laser a fibra nella banda di 1,2 μm finora segnalata.

Figura 3: (a) Potenza massima in uscita e spettro di uscita normalizzato a diverse lunghezze d'onda del segnale. (b) Spettro di uscita completo a diverse lunghezze d'onda del segnale, in dB (Δλ si riferisce a una larghezza di linea di 3 dB). Fonte: Zhang Yang et al., Laser a fibra Raman sintonizzabile ad alta potenza a banda di 1,2 μm, Frontiers of Optoelectronics (2024).

Figura 4: (a) Spettro e (b) caratteristiche di evoluzione della potenza di un amplificatore in fibra Raman sintonizzabile ad alta potenza a una lunghezza d'onda di pompaggio di 1074 nm. Fonte: Zhang Yang et al., Laser in fibra Raman sintonizzabile ad alta potenza a una banda di 1,2 μm, Frontiers of Optoelectronics (2024)