一種超快、可調製的用於生物醫學的黃色光的雷射問世

江蘇雷射聯盟導讀：這裡為大家報導了一種結構緊湊的、可調製的超快黃光高功率雷射。利用中紅外雷射在兩級倍頻過程的四次諧波產生 的雷射來實現的。 科學家最近設計了一款超快、結構緊湊、高功率的黃光雷射器。這一新的，可調製的雷射具有優異的光束質量，並且可以滿足可實施的黃色雷射光源用於製造超快光脈衝的要求。

.研究人員採用兩步非線性變頻 轉換將中紅外雷射轉換成黃色的，波長可以在570nm到596nm之間調製的雷射。

圖解：這一波長的變化剛好可以有較大範圍的應用

製造一個更好的黃色雷射

研究表明雷射的光譜在黃色光譜範圍內的時候，是比較理想的用於醫療處理的光源。但是這一波長範圍的光源在以前通常是使用效率低下和大的銅蒸汽雷射來實現的、或者使用光參量振蕩器（optical parametric oscillators）和染料雷射器來實現的。

這些黃色的雷射可以有效的且在很寬廣的範圍內使用，這一黃色的雷射具有一種或者多種缺點，例如，缺乏優異的空間光束整形、較低的平均功率、較寬的輸出脈衝以及受限的或者不能對波長進行調製等。

產生黃光雷射的示意圖

飛秒雷射對於很多應用都是非常重要的，這是因為它在很短的時間內發射出大量的光子，可以提供非常高的強度和極端精密的加工，而不會造成熱損傷。

圖解：（a）黃色雷射的波長調製及其相應的雷射輸出功率，（b）黃色雷射的強度自相關性，（c）在591nm時的光譜寬度，（d）在可調製範圍內的脈衝寬度和光譜寬度

目前市場上還沒有商業化的可以提供理想參數的飛秒黃光雷射器。因此，為了在一個實驗中解決這些限制，研究團隊實施了一個新的設計，超快固態Cr2+:ZnS 雷射，發射出中紅外波長且採用兩級倍頻來實現。

但是超快雷射器的倍頻是一個非常複雜的工藝並且包含著正確晶體的探測以創造出高質量的滿足所需要要求的雷射來。

研究團隊採用超快倍頻中紅外雷射，獲得了峰值波長為2360nm的黃色雷射光源，是在兩個不同的非線性晶體中實現的，使用簡單的光功能學部件並在常規的光學實驗室就得以實現高功率、可調製和超快黃色雷射光源。

作為這次實驗研究的副產品，我們的雷射光源還可以提供可調製的近紅外輻射的實質平均功率，可以用於多種用途，包括光譜學、材料加工和影像學。

高功率的時候雷射功率的穩定性 （a）以及在泵浦功率為1.8W時的遠場強度分布（b）、黃色雷射的圖片

圖解：a中分別為 Cr2+:ZnSCr2+:ZnS pump 雷射 (黑色), first stage SHG (紅色), second stage SHG (黃色) ，時間為 2 h.

這一新的黃色雷射已經經受了測試，結果表明這一雷射可以提供非常高的輸出平均功率，超過1W，在重複頻率為80MHz的時候脈衝為130 fs，並且具有非常優異的空間光束整形。研究團隊同時注意到該雷射在較長的周期內其穩定性也非常優異。 .

研究人員打算進一步的提高該設備（這一新雷射）的緊湊性、效率以及脈衝持續時間。同時他們呢還正在致力於探索新的途徑來提高該雷射的性能，以使得該雷射可以在室溫下使得更加方面使用且耐用。

項目的研究團隊

文章來源:

Yadav, D., et al. (2020) Watt-level, ultrafast, tunable yellow source based on single-pass, fourth harmonic generation of Cr2+:ZnS laser at 2360 nm. Optics Letters. doi.org/10.1364/OL.404358.