Un gruppo di ricerca guidato dal Prof. Sun Dunlu dell'Hefei Institutes of Physical Science (HFIPS), Accademia cinese delle scienze, ha sintetizzato con successo nuovi cristalli Ho, Pr:YAP ed Er:YGGAG nel medio infrarosso utilizzando il metodo Czchralski (Cz) e migliorato le prestazioni del laser a onda continua del cristallo Er:YSGG pompato lateralmente a diodo laser (LD) attraverso la tecnologia di legame termico.
I risultati della ricerca sono stati pubblicati su Optics Express .
I laser nel medio infrarosso da 2,7~3 μm si trovano nella banda di forte assorbimento delle molecole d'acqua, che hanno ampie prospettive di applicazione in campi come quello biomedico, del telerilevamento ottico e dell'ottica non lineare.
In uno studio recente, gli scienziati hanno trovato un modo per rendere i laser più potenti ed efficienti. Modificando i componenti del materiale del laser, hanno scoperto che le prestazioni potevano essere migliorate. Nello specifico, hanno aumentato la concentrazione di un componente di Ho 3+ ioni e aggiunto la giusta quantità di un altro componente di Pr 3+ ioni.
Questa regolazione ha contribuito a rendere più efficiente il funzionamento del laser inibendo l '"effetto di autoterminazione". Usando il metodo Cz, sono stati in grado di far crescere un nuovo cristallo Ho,Pr:YAP, per emettere laser a circa 3 micrometri. Si tratta di un miglioramento significativo rispetto al vecchio laser Ho:YAP perché richiede meno potenza della pompa per iniziare a funzionare ed emette il laser in modo più efficiente.
Inoltre, gli scienziati hanno scoperto che mediante il co-doping di quantità adeguate di Gd 3+ e Ga 3+ ioni nel cristallo YAG, il disordine del cristallo aumenta, portando ad un'ampia emissione nella regione del medio infrarosso. Utilizzando il metodo Cz, è stato coltivato un nuovo cristallo Er:YGGAG, consentendo la realizzazione del laser sintonizzabile e ultracorto nel medio infrarosso di circa 2,8 micrometri.
Per affrontare le limitazioni dell'emissione laser a onda continua, i ricercatori hanno sviluppato una tecnica di collegamento termico. Legando il cristallo YSGG non drogato a entrambe le facce terminali di un altro cristallo Er:YSGG, sono riusciti a ridurre gli "effetti termici". Ciò ha migliorato notevolmente le prestazioni del laser ed è stata raggiunta una potenza di uscita massima di 28,02 watt.
Questi ricercatori hanno gettato le basi materiali per lo sviluppo di laser nel medio infrarosso interamente a stato solido e hanno fornito riferimenti per la progettazione e lo sviluppo di nuovi ed efficienti materiali con guadagno laser nel medio infrarosso.
