English
Deutsch
Español
Français
Прогресс в исследованиях лазерных кристаллов среднего инфракрасного диапазона. Часть 3
Tm 3+ имеет сильное поглощение около ~ 790 нм и большое поперечное сечение поглощения, поэтому коммерческий LD ~ 790 нм может непосредственно использоваться в качестве источника накачки. Еще одной особенностью и преимуществом этой полосы является наличие кросс-релаксационного ( CR ) процесса переноса энергии между ионами Tm 3+ :
Тм 3+: 3Н 4 + Тм 3+ : 3 Н 6 → Тм 3+: 3Ж 4 + Тм 3+: 3Ф 4
На рисунке 3 частица в основном состоянии 3H 6поглощает фотон ~ 790 нм, возбуждается до энергетического уровня 3 H 4 , а затем переходит на энергетический уровень 3F 4через безызлучательный переход. Энергия, высвобождаемая в то же время, вызывает возбуждение другой частицы в основном состоянии 3 H 6до энергетического уровня 3F 4 и испускание света. Таким образом, теоретическая максимальная квантовая эффективность Tm 3+может достигать 200 %, а непрерывная линейная эффективность лазера может превышать 40 % (определяемая квантовыми дефектами).
Независимо от слабого поля или сильного поля, будь то низкая энергия фононов или энергия фононов, упорядоченная или неупорядоченная решетка, однокомпонентная или многокомпонентная, от фторида до ряда кристаллов-хозяев, таких как оксиды, достигли Tm 3+ лазерный выход на ~ 2 мкм . Типичными примерами являются YLiF 4 (YLF), LiLuF 4 (LLF), CaF 2 , SrF 2, Y 3Al 5O 12 (YAG), YAlO 3(YAP), KY(WO 4) 2 ( KYW), CaYAlO 4(CYA), CaGdAlO 4(CGA), Lu 2 O 3(монокристалл и керамика) и др.
На основе различных условий кристаллического поля и расщепления штарковских уровней энергии непрерывный лазерный выход с различными длинами волн в диапазоне 1,817 ~ 2,14 мкм был получен, от слабого поля до сильного поля, с использованием стержня , диска или пластины лазерных кристаллов . Ливерморская национальная лаборатория им. Лоуренса (LLNL) США предложила концепцию разработки высокочастотного импульсно-волнового лазерного устройства со средней выходной мощностью 300 кВт на основе Tm:YLF диаметром 4 дюйма . В 2010 году Эренрайх и соавт. использовали 12 каналов LD 790 нм для накачки стекловолокна, легированного Tm 3+ , и достигли непрерывного лазерного излучения 2,045 мкм с эффективностью наклона 53% и выходной мощностью более 1 кВт. В 2018 году Су Лянби, Лю Цзе и др. использовали кристаллы Tm, La:CaF 2с лазерной накачкой для достижения выходной мощности лазера 1,92 мкм с максимальной эффективностью наклона 67,8% , что является самым высоким значением, зарегистрированным в мире для LD. прокачал тм 3+ Твердотельные лазеры ~2 мкм .
