في دراسة نشرت في Optics Express ، تطور فريق بحث بقيادة البروفيسور Yuxi Fu من معهد Xi'an للبصريات وميكانيكا الدقة (XIOPM) في الأكاديمية الصينية للعلوم للمرة الأولى التي يمكن أن تحقق درجة عالية من درجة حرارة الغرفة المتكاملة.
تحظى الليزر العاملة في النطاق الطيفي 2µm بتقدير كبير لسلامة العين ، وامتصاص المياه العالية ، والتوهين المنخفض في الغلاف الجوي. تتطلب الليزر التقليدية 2µm عادةً تبريدًا مبردًا للتحكم في التأثيرات الحرارية ، مما يزيد من تعقيد وتكلفة النظام ويقصر تطبيقها في منصات مضغوطة ومقيدة للمساحة. لذلك ، أصبح تطوير الليزر في درجة حرارة الغرفة عالية الطاقة بمثابة اتجاه بحث مهم.
الجدول 1: نظرة عامة على أشعة الليزر الرقيقة في المنطقة 2 ميكرون. المصدر: Bingying Lei ، Liyi Zhang ، Sen Yang et al. ، بالقرب من ليزر القرص الرفيع المركب في النطاق المحدودة في الحيود (2025).
في هذه الدراسة ، طور الباحثون بنية جديدة مركبة رقيقة الرقيقة تعتمد على HO: YLF. من خلال الجمع بين 2 في. ٪ DOPED HO: تم تحسين بلورة ylf مع طبقة محددة yLF غير المنقوشة ، تم تحسين المتانة الميكانيكية للكريستال بشكل كبير ، في حين تم قمع تأثير التضخيم للانبعاثات التلقائية بشكل فعال ، مما يعزز استقرار ناتج الليزر.
الشكل 1: مخطط تخطيطي لـ HO: YLF Composite Disk Disk Crystal. (أ) رسم تخطيطي ثلاثي الأبعاد من HO: YLF مركب القرص الرقيق. (ب) صورة لـ HO: YLF مركب قرص رفيع ملحوم بالوعة حرارة كذا. (ج) منظر مستعرض للقرص الرفيع المركب HO: YLF على طول اتجاه انتشار ضوء المضخة. المصدر: Bingying Lei ، Liyi Zhang ، Sen Yang et al. ، بالقرب من ليزر القرص الرفيع المركب في النطاق المحدودة في الحيود (2025).
بالإضافة إلى ذلك ، قام الباحثون بتحسين نظام الضخ البصري ، باستخدام تكوين متعدد القنوات مع 12 دورة ضخ مع استراتيجية إدارة حرارية فعالة. لا يضمن هذا النهج فقط إنتاج الطاقة العالي ، ولكن أيضًا يقلل من العدسة الحرارية ، مما يؤدي إلى جودة شعاع ممتازة.
الشكل 2: مخطط تخطيطي لـ HO: YLF ليزر القرص الرقيق. (A) رسم تخطيطي ثلاثي الأبعاد لليزر القرص الرقيق استنادًا إلى وحدة مضخة Way {2}}. (ب) رسم تخطيطي للإعداد التجريبي ، مما يدل على رأس ليزر القرص الرفيع المركب مع بالوعة حرارة مبردة بالماء. المصدر: Bingying Lei ، Liyi Zhang ، Sen Yang ، et al. ، بالقرب من ليزر القرص الرفيع المركب في النطاق المحدودة في الحيود (2025).
تُظهر النتائج التجريبية أنه عندما يتم ضخ الليزر بواسطة ليزر الألياف الألياف 194 {9}} nm بقطر 1.8 ملم ، تصل قوة الناتج الذروة إلى 26.5W ، والكفاءة البصرية هي 38.1 ٪ ، وكفاءة الميل هي 42. 0 ٪. تكون جودة الشعاع محدودة تقريبًا ، والانحراف المعياري النسبي لاستقرار الطاقة هو 0.35 ٪ فقط.
الشكل 3: المقاطع العرضية للامتصاص والانبعاث من 2 في. ٪ DOPED HO: YLF بلورات في درجة حرارة الغرفة. المصدر: Bingying Lei ، Liyi Zhang ، Sen Yang et al. ، بالقرب من ليزر القرص الرفيع المركب في النطاق المحدودة في الحيود (2025).
الشكل 4. HO: طاقة إخراج ليزر القرص الرفيعة ylf تقاس باستخدام 3 ٪ إرسال OC. المصدر: Bingying Lei ، Liyi Zhang ، Sen Yang ، et al. ، بالقرب من ليزر القرص الرفيع المركب في النطاق المحدودة في الحيود (2025).
الشكل 5: أطياف درجة حرارة الغرفة من (أ) ضخ ليزر الألياف الثوليوم و (ب) انبعاث CW. تشير الخطوط المتقطعة إلى المقاطع العرضية للامتصاص والانبعاثات من بلورة HO: YLF. يمثل كل طيف متوسط خمس قياسات. المصدر: Bingying Lei ، Liyi Zhang ، Sen Yang et al. ، بالقرب من ليزر القرص الرفيع المركب في النطاق المحدودة في الحيود (2025).
الشكل 6: جودة شعاع الإخراج. (أ) قياس M2 لجودة حزمة الإخراج 26W. (ب) ملفات تعريف الشعاع على مسافات مختلفة (l=-200 mm ، 0 mm ، 100mm ، و 300mm). المصدر: Bingying Lei ، Liyi Zhang ، Sen Yang ، et al. ، بالقرب من ليزر القرص الرفيع المركب في النطاق المحدودة في الحيود (2025).
وقال البروفيسور فو: "هذا العمل يمهد الطريق لتطوير الليزر المدمج والفعالة من حيث التكلفة 2µm التي لديها القدرة على الوصول إلى مستويات 100W ، والتقدم في علم الليزر فائق السرعة. كما يوفر مقاربة جديدة لتطوير أنظمة الليزر بالأشعة تحت الحمراء عالية الطاقة والمحمولة."
