拓扑绝缘体驱动的Yb:KGW调Q激光器:瓦级输出与高效脉冲
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更新于2024-08-28
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"基于拓扑绝缘体的Yb:KGW调Q激光器"
本文主要讨论了一种使用Yb:KGW晶体作为增益介质的调Q激光器,该激光器利用拓扑绝缘体Bi2Se3作为可饱和吸收材料,实现了高效能的脉冲输出。Yb:KGW激光晶体因其独特的特性,如宽的增益带宽(24纳米)、大的激光发射截面(2.8×10^-20平方厘米)以及良好的热导性能(3.3瓦/米·开尔文),使其成为构建千瓦级半导体抽运激光器的理想选择。这种半导体抽运机制能够提供高效的泵浦效率,从而提升激光输出。
在该研究中,Yb:KGW调Q激光器通过采用透射式的拓扑绝缘体Bi2Se3来实现被动调Q。拓扑绝缘体是一种具有独特电子结构的材料,其表面态表现出拓扑保护性质,这使得它们在光学吸收方面具有特殊性质,适合作为可饱和吸收体,即在低强度光下吸收率高,而在高强度光下吸收率降低,从而有效地控制激光的脉冲输出。
实验结果显示,这种基于拓扑绝缘体的调Q激光器可以产生脉宽仅为1.5微秒的窄脉冲,中心波长位于1042纳米,对应的脉冲能量达到4.7微焦耳,峰值功率约为3.13瓦。这些参数表明,这种激光器能够在保持短脉冲宽度的同时,提供相对较高的脉冲能量和功率,这对于多种应用,如精密测量、光纤通信、医学成像、材料加工等领域都具有重要的意义。
此外,使用拓扑绝缘体作为调Q机制的一个显著优点是其在高温和强光条件下的稳定性,这有助于提高激光器的长期工作可靠性。拓扑绝缘体的引入也开启了新的研究方向,即探索更多拓扑材料在激光技术中的应用潜力,可能在未来推动激光器技术的进一步发展。
这篇研究展示了Yb:KGW激光晶体与拓扑绝缘体Bi2Se3结合的创新设计,成功地制造出一种高性能的调Q激光器,实现了高能量、高功率和窄脉冲的输出,这不仅扩展了激光技术的边界,也为相关领域的应用提供了新的解决方案。
2021-03-18 上传
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