In den letzten Jahren haben Brillouin-Laser großes Interesse geweckt, wobei die am häufigsten untersuchten Wellenleiter-Brillouin-Laser rauscharme Laserstrahlung mit geringer Schwelle und schmaler Linienbreite realisiert und in optischen Uhren und Gyroskopen, ultrastabilen Lasern und Mikrowellen eingesetzt wurden Photonik. Allerdings haben die Probleme, mit denen die Struktur der geführten Wellen konfrontiert ist, wie etwa die Schwierigkeit bei der Leistungssteigerung und die Schwierigkeit bei der Erweiterung der Betriebswellenlänge, die Anwendung von Brillouin-Lasern in den Richtungen der Gravitationswellendetektion und der hochauflösenden Spektroskopie über große Entfernungen eingeschränkt Messungen.
Vor diesem Hintergrund haben Zhenxu Bai et al. an der Technischen Universität Hebei schlug ein Schema zur Realisierung eines freiraumbetriebenen Brillouin-Lasers unter Verwendung von Diamantkristallen als Brillouin-Verstärkungsmedium vor und berichtete 2020 erstmals auf internationaler Ebene über die direkte Strahlung eines Diamant-Brillouin-Lasers eine sichtbare Brillouin-Laserleistung mit einer Leistung von 11 W, was im Vergleich zu Brillouin-Lasern mit geführten Wellen eine Größenordnung höher ist. Anschließend erweiterte das Team im Jahr 2022 die Ausgangswellenlänge vom sichtbaren Band auf das nahe Infrarot und erreichte einen stabilen Einfrequenz-Laserbetrieb mit einer Leistung von bis zu 22,5 W und einem Signal-Rausch-Verhältnis von 71,8 dB.
Die wichtige Frage, ob freiraumstrukturierte Brillouin-Laser die gleichen Linienbreitenverengungseigenschaften aufweisen wie Brillouin-Laser mit geführter Wellenstruktur, wurde jedoch nicht beantwortet.
Kürzlich beantwortete das Team diese Frage erfolgreich in einem Artikel mit dem Titel „Linewidthnarrowing in free-space-running Diamond Brillouin Lasers“, der in der Fachzeitschrift High Power Laser Science and Engineering veröffentlicht wurde. Der in der Fachzeitschrift High Power Laser Science and Engineering veröffentlichte Artikel mit dem Titel „Linewidth Narrowing in Free-Space-Running Diamond Brillouin Lasers“ hat die obige Frage erfolgreich beantwortet und erstmals einen Einzelfrequenz-Brillouin-Laser mit einem In einem kontinuierlich laufenden Diamant-Brillouin-Laser wurde eine Linienbreitenverkleinerung um mehr als den Faktor 4 erzielt.
Eine direkt gepumpte Ringhohlraumstruktur wurde verwendet, um die Doppelresonanz von Pumplicht und Stokes-Licht durch die PDH-Hohlraumverriegelungstechnik zu realisieren, bei der die Linienbreite des Pumplichts 7,36 kHz betrug. Durch die Verwendung von drei Sätzen gekoppelter Spiegel mit unterschiedlichen Reflexionsvermögen von 96 Prozent, 97 Prozent und 98,5 Prozent für die Vergleichsexperimente wurden die entsprechenden Linienbreiten des Stokes-Lichts im Vergleich zur Pumpe mit 3,2 kHz, 2,43 kHz und 1,77 kHz gemessen Licht, die Linienbreitenkomprimierung wird realisiert und das höchste Komprimierungsverhältnis erreicht das 4,2-fache. Bei maximaler Pumpleistung betrug die entsprechende Stokes-Lichtausgangsleistung der drei Reflexionsgrade 22,5 W, 16,9 W und 13,6 W, mit entsprechenden optischen Umwandlungswirkungsgraden von 37,5 Prozent, 29,1 Prozent bzw. 23,4 Prozent.
Die Forschungsergebnisse zeigen, dass durch die Nutzung der flexiblen Struktureigenschaften des Freiraum-Brillouin-Oszillators in Zukunft eine Einfrequenz-Laserausgabe mit schmalerer Linienbreite, höherer Leistung und reichhaltigeren Wellenlängen zu realisieren ist, indem der Verlust von Intracavity-Komponenten gesenkt und optimiert wird Das Oszillatordesign und die Anpassung der Pumpparameter sowie die Forschungsergebnisse sind von großer Bedeutung für die Förderung der Entwicklung und Anwendung der Hochkohärenzlasertechnologie.
