1960, Maiman's eerste demonstratie van de robijnlaser leidde tot het begin van het lasertijdperk. Solid-state lasers vormen nog steeds een van de snelst ontwikkelende takken van laserwetenschap en zijn de afgelopen zes decennia verbazingwekkend verbeterd, terwijl de versterkingsmedia met goede eigenschappen essentieel zijn voor het realiseren van een zeer efficiënte solid-state laser.

Het wordt nu algemeen erkend dat Yb ³⁺ -gedoteerde kristallen hebben een aanzienlijk potentieel in de ontwikkeling van direct diode-gepompte high-power en ultrasnelle lasers. Onder hen, de Yb ³⁺ -gedoteerde CaGdAlO ₄ kristal (Yb:CALGO) presteert goed, met hoge thermische geleidbaarheid en de breedste en vlakste emissiespectra van alle Yb ₃ ⁺ -gedoteerde materialen. Daarom, het bestuderen van de laserprestaties van Yb:CALGO is van groot belang voor het genereren van ultrakorte pulsen met een hoog piekvermogen.

In een recente studie, onderzoekers van het Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics van de Chinese Academy of Sciences hebben nieuwe vooruitgang geboekt in het onderzoek van een diode-gepompte continue-golf Yb:CALGO-laser. De bevindingen zijn gepubliceerd in Toegepaste optica .

In het experiment, een diode-gepompte continue golf Yb:CALGO-laser met een uitgangsvermogen van 11 W en een hellingsrendement van 19,8% werd aangetoond. De effecten van kristaltemperatuur op golflengte-emissie werden onderzocht. De kristaltemperatuur werd geregeld door het pompvermogen te veranderen. De uitgangsgolflengte verschoof duidelijk naar de langere golflengte voor uitgangskoppelaars met verschillende transmissies naarmate de temperatuur van het kristal toenam.

De onderzoekers vonden dat, voor T =3% uitgangskoppeling, het uit golflengte verschoven bereik van 1, 051,10 nm naar 1, 054,72 nm, terwijl de temperatuur van kristal veranderde van 23,6 graden Celsius naar 36,4 graden Celsius. En voor T =5% uitgangskoppeling, de uit golflengte verschoven van 1, 045,08 nm naar 1, 047,13 nm, en de temperatuur van kristal veranderde van 25,1 graden Celsius naar 36,9 graden Celsius. Voor T =3% uitgangskoppeling, er is ook een experiment met het vaste pompvermogen uitgevoerd.

De kristaltemperatuur werd veranderd door koelwater. Toen de temperatuur van het kristal steeg van 32,2 graden Celsius naar 38,2 graden Celsius, de uitgangsgolflengte verschoven van 1, 052,23 nm naar 1, 052,80 nm. De golflengteverschuiving met temperatuur in de CW Yb:CALGO-laser kon worden verklaard met een temperatuurafhankelijk model. De stijging van de temperatuur verhoogde de bevolkingsdichtheid in de bovenste niveaus van het grondspruitstuk, volgens Boltzmann-distributie.

Bijgevolg, wanneer de laser boven een bepaalde temperatuurdrempel werkte, de vorige twee energieniveaus konden niet langer voldoen aan de voorwaarde van de populatie-inversie. Echter, de populatie-inversie bestond nog tussen het aangeslagen niveau en het bovengrondse niveau. Als resultaat, de populatie-inversie zou verdwijnen voor de kortere lasergolflengte en een langere golflengte zou domineren.

Vanwege de veel gecompliceerdere Stark-splitsingen van grondverdeelstuk en opgewonden verdeelstuk van Yb:CALGO, een reeks outputgolflengten werd waargenomen met de veranderende temperatuur.

Dit fenomeen van golflengteverschuiving zou vooral belangrijk zijn voor optische parametrische oscillatoren in de holte en zou gunstig kunnen zijn voor sommige speciale doeleinden, inclusief afstembare lasers voor bepaalde golflengten en andere golflengtegevoelige onderzoeken.