Progrès de la recherche sur les cristaux laser dans l'infrarouge moyen - Partie 08

1.5  ~ Cristaux laser de 4 μ m dopés au Fe ²⁺

Comparé à Cr:ZnSe, Fe:ZnSe a une bande interdite plus petite et est susceptible de produire une extinction multi-phonons induite thermiquement, de sorte que la puissance et l'efficacité du laser sont faibles. En 1999, Adams et al. réalisé la longueur d'onde accordable de 3,98 à 4,54  μ m à basse température pour la première fois dans Fe:ZnSe, et obtenu une sortie laser avec une efficacité de pente de 8,2 %. Pompé par un laser Er ³⁺ dopé ou Cr:ZnSe @ 2,7 μm , une longueur d'onde de 4,0 μm et une sortie laser continue de niveau 1 W ont été obtenues à température ambiante. En 2020, Pouchkine et al. a utilisé le verrouillage de mode graphène pour obtenir une sortie laser de 4,4 μm avec une largeur d'impulsion de 732 fs. Ceci est le rapport de la plus longue longueur d'onde et de la sortie laser à impulsion la plus courte de Fe ²⁺ obtenues jusqu'à présent.

La principale tendance de développement dans le futur : les cristaux ZnSe/ZnS du groupe II-VI dopés avec Cr ²⁺ ou Fe ²⁺ ont généralement une grande section efficace d'émission σ _em(10 ^-18 cm ² ) , mais la durée de vie au niveau d'énergie supérieur est court ( μ s), ce qui n'est pas propice au stockage d'énergie. C'est la "pierre précieuse de titane" dans la bande infrarouge moyen, le développement de lasers ultra-courts et ultra-intenses avec une puissance de crête plus élevée est la direction principale. Un monocristal de haute qualité (ou céramique transparente) doit être développé à l'avenir.

1.6 Cristaux laser de plus de 4 μm dopés avec Dy ³⁺ , Er ³⁺ , Pr ³⁺

Parce quedeles domination de la transition non radiative, les cristaux quipeutobtenir une sortie laserà plus de 4mm sont principalement concentrés dans les halogénures et les composés soufrés (sélénium) à énergie phononique extrêmement faible. En 1994, Bowman et al. Atteint sortie laser de 5.242mm avec efficacité de pente de 23% à basse température de 130 K dans Pr:LaCl₃cristal. jen 2013, Jelinkova et al. atteint 4,32mmlaser continusortir en Dy:PbGa₂:S₄ cristalavec puissance de 67 mWetefficacité de la pentede8%. En 2005, Bowman et coll..a atteint une sortie laser de 4,52mmen Er:KPb₂:Cl₅ cristal avec un rendement de 6,2 %. En 2016, Jelinkova et al. atteint une puissance laser de 5,4 mm à température ambianteen utilisant Dy : PbGa₂:S₄ cristaux.

À l'exception du cristal Fe:ZnSe (ou de la céramique transparente) mentionné au point 1.5 ci-dessus, l'efficacité de la pente des autres matériaux est inférieure à 10 %, ou ils doivent fonctionner à basse température.

La principale tendance de développement dans le futur : En plus du Fe:ZnSe qui a une forte puissance et est largement accordable, et des cristaux ultrarapides (ou céramiques transparentes), il est nécessaire de développer de nouveauxmatricecristaux dopés avec des éléments de terres rares à faible énergie phononique, capacité de stockage d'énergie élevée et section efficace d'émission élevée, tels que PbGa₂:S₄, CaGa₂:S₄et halogénures, etc. Et continuez à explorer des longueurs d'onde plus longues, telles que ~ 4,5mm Er³⁺(⁴je_9/2→ ⁴je_11/2), ~4.6mm Pr³⁺(³F₃→ ³_F6), ~4.8mm Tb³⁺ (⁷F₅→ ⁷F₆), ~4.9mm Ho ³⁺ (⁵je₄→⁵je₅), ~5.1mje nd³⁺ ( ⁴je_13/2→ ⁴je_11/2), ~5.4mm Dy³⁺ (⁶H_11/2→ ⁶H_13/2) , ~7.2mm Pr³⁺ ( ³F₃→³F₂), etc.