基于气压控制的单谱线4.3 μm空芯光纤HBr激光器.docx

【基于气压控制的单谱线4.3 μm空芯光纤HBr激光器】 本文主要介绍了使用基于空芯光纤（HCF）的气体激光器技术，以实现中红外激光输出，特别是4.3 μm单谱线的激光。空芯光纤气体激光器结合了光纤激光器与气体激光器的优点，通过设计低传输损耗的HCF并充入适当气体介质，如HBr，可以有效地产生中红外波段的激光。 在通常情况下，根据跃迁选择定则，一条泵浦吸收谱线对应两条激射跃迁谱线。然而，通过气压控制的技术，科研人员成功地实现了单一谱线的4.3 μm激光输出。实验中采用自研的1958 nm连续波高功率窄线宽掺铥光纤放大器作为泵浦源，泵浦5米长的反共振HCF，该HCF内部填充有低压HBr气体。通过调整气压，可以分别选取H 79Br和H 81Br两种同位素实现4.3 μm的单谱线激光输出，最大激光功率达到350 mW，总光光转换效率约为8%。使用自行搭建的光纤扫描装置对激光光斑进行测量，结果显示其为基模输出，即激光以最稳定的基本模式运行。 中红外激光因其在大气通信、低浓度气体检测、生物医疗等多个领域的广泛应用而备受关注。例如，在大气传输窗口中，中红外激光可实现高效的大气通信；由于许多气体分子在中红外波段具有更强的吸收特性，使得它在气体传感中有独特优势；同时，中红外激光对于水分子的强吸收特性使其在生物医疗手术中展现出微创、快速止血的潜力。 尽管掺稀土离子的软玻璃光纤被广泛认为是产生高效中红外激光的优良元件，但受到稀土种类、制备工艺和化学稳定性的限制，其在波长拓展和功率提升上面临挑战。而基于空芯光纤的气体激光器为解决这些问题提供了新的途径。乙炔气体作为增益介质，通过本征吸收方式已成功实现3 μm波段的激光输出。先前的研究虽然取得了显著成果，但因HCF在激光波段的高传输损耗，导致系统效率较低。近年来，通过优化HCF设计和控制气体压力，已经可以实现瓦级的连续输出功率，并显著提高了效率。 这篇文档展示了如何通过气压控制技术优化空芯光纤气体激光器，实现4.3 μm单谱线激光输出，这对于中红外激光技术的发展具有重要意义，尤其是在提高激光功率、效率和稳定性方面的突破，为未来在相关领域的应用提供了新的可能性。