Progrès de la recherche sur les cristaux laser dans l'infrarouge moyen - Partie 09

Conclusion

Compte tenu de facteurs complets tels qu'une large bande passante d'absorption, une grande section efficace d'absorption, une longue durée de vie du niveau d'énergie supérieur (ms à des dizaines de ms) (voir le tableau 2), une relaxation croisée des ions, une efficacité quantique accrue et une source de pompe LD mature, Tm ³⁺  dans le 2  μm _  bande, Ho ³⁺  et Er ³⁺  dans la bande 3 μm doit être l'une des sources laser les plus importantes et les plus fondamentales dans la bande infrarouge moyen de 2 à 20 μm , et sera en concurrence avec Nd ³⁺  et Yb ³⁺  dans la bande 1 µm . Semblable à l'attention portée au dopage YAG, YVO ₄ , YLF, YAP et KYW avec Nd ³⁺  ou Yb ³⁺  en tant que source laser de bande 1 μm , une attention particulière mérite d'être accordée à la recherche sur les matériaux de matrice de base tels que YAG, CaF ₂  (SrF ₂ ), YLF, CYA (CGA) ou cristaux de sesquioxyde (et céramiques) dopés au Tm ³⁺  et Ho ³⁺  dans la bande 2 μ m et Er ³⁺  dans la bande 3 µm .

Le développement des lasers ultra-courts et ultra-intenses au cours des 30 dernières années comprend principalement trois bandes d'ondes : 0,8 μ m, 1-1,5 μ m et 2-5 μ m. La technologie de verrouillage de mode de lentille Kerr inventée par Sibbet a apporté une contribution fondamentale au développement du laser ultrarapide Ti:Sapphire de 0,8 μm . Le miroir absorbant saturable semi-conducteur (SESAM) inventé par Keller a favorisé le développement rapide et l'application pratique du Nd ³⁺  et Yb ³⁺  lasers ultrarapides dans la bande 1-1,5 μm . Des puissances de crête ultra-élevées de 1 PW à 10 PW ont été obtenues dans le proche infrarouge grâce à la technologie d'amplification d'impulsions chirpées (CPA). Dans le proche infrarouge, il existe déjà des SESAM très matures qui peuvent répondre aux exigences des lasers à verrouillage de mode. Cependant, dans la bande infrarouge moyen, le SESAM traditionnel (puits quantiques In _x Ga _{1- x} As cultivés sur le substrat GaAs) provoquera une discordance de réseau avec le substrat GaAs en raison de l'exigence élevée de teneur en indium, ce qui rend le SESAM moyen infrarouge travail instable et facile à détruire. Pendant longtemps, le manque de miroirs absorbants saturables dans l'infrarouge moyen fiables a été la principale raison de la restriction de l'expansion de la longueur d'onde et de la large application des lasers à mode verrouillé dans l'infrarouge moyen. Ces dernières années, des matériaux bidimensionnels à faible écart tels que les points quantiques, le phosphore noir et le graphène ont été introduits dans la génération de lasers infrarouge moyen, tels que Tm ³⁺ , Er 3+ , Dy ^{3+ ou} Fe ^{2 +}  lasers à fibre dopée ou à verrouillage de mode fonctionnant à 2,3 μm , 2,8 μm , 3,1 μm , 3,5 μm et 4,4 μm . Dans le même temps, les sources laser ultrarapides à l'état solide sont de plus en plus utilisées dans des domaines tels que la physique des champs forts, les peignes de fréquences optiques, la spectroscopie ultrarapide, la détection infrarouge, les communications optiques ultrarapides, les contre-mesures militaires, la biomédecine, l'imagerie et l'industrie. traitement.

Les cristaux ci-dessus qui peuvent produire directement une sortie laser dans l'infrarouge moyen (2-5 μm ) seront compatibles avec les matériaux diélectriques tels que les fibres de verre optique, les céramiques transparentes et les semi-conducteurs, ainsi que la fréquence de somme de second ordre, la fréquence de différence, l'oscillation paramétrique optique et les technologies de conversion de fréquence non linéaire du troisième ordre, telles que la diffusion Raman stimulée, favoriseront conjointement le développement futur de la technologie laser tout solide dans l'infrarouge moyen et l'infrarouge lointain.