Onderzoekers hebben een nieuwe compacte en ultrasnelle, krachtige gele laser. De afstembare laser heeft een uitstekende straalkwaliteit en voorziet in de behoefte aan een praktische gele lichtbron die ultrasnelle lichtpulsen uitstraalt.

"Het geeloranje spectrale bereik wordt sterk geabsorbeerd door hemoglobine in het bloed, lasers met deze golflengten bijzonder nuttig maken voor biomedische toepassingen, dermatologische behandelingen en oogchirurgie, "zei onderzoeksteamlid Anirban Ghosh van het Photonic Sciences Lab van het Physical Research Laboratory in India. "Een femtoseconde, afstembare gele laserbron zou op een dag medische behandelingen kunnen bieden die minder thermische schade veroorzaken en selectiever zijn."

In het tijdschrift The Optical Society (OSA) Optica Letters , onderzoekers onder leiding van Goutam K. Samanta beschrijven hoe ze een optisch fenomeen dat bekend staat als niet-lineaire frequentieconversie, gebruikten om midden-infrarood laserlicht om te zetten in geel licht dat kan worden afgestemd van 570 nm tot 596 nm.

"We tonen een robuust, hoog vermogen, ultrasnel, afstembare gele straling in een vrij eenvoudige experimentele configuratie, " zei Ghosh. "Naast biomedische toepassingen, dit is een gewild golflengtebereik voor full-color videoprojectie en zou kunnen worden gebruikt voor een verscheidenheid aan spectrale toepassingen."

Een betere gele laser bouwen

Hoewel studies hebben aangetoond dat laserstralen in het gele spectrale bereik optimaal zijn voor verschillende medische behandelingen, dergelijke golflengten worden meestal gemaakt met behulp van omvangrijke en inefficiënte koperdamplasers, kleurstoflasers en optische parametrische oscillatoren. Deze bronnen zijn met succes gebruikt voor verschillende toepassingen, maar ze hebben een of meer nadelen, zoals een laag gemiddeld vermogen, gebrek aan goed ruimtelijk straalprofiel, beperkte of geen afstembaarheid van de golflengte en brede uitgangspulsen.

"Femtosecondelasers zijn belangrijk voor veel toepassingen omdat ze in korte tijd een groot aantal fotonen uitzenden om een ​​zeer hoge intensiteit en extreem hoge precisie te bieden zonder enige thermische schade te veroorzaken, "zei Ghosh. "Echter, er is geen commercieel beschikbare femtoseconde gele laser die alle gewenste parameters kan bieden die nodig zijn voor de toepassingen die baat zouden hebben bij dit golflengtebereik."

Om deze beperkingen in een enkele experimentele configuratie aan te pakken, de onderzoekers gebruikten een recent ontwikkelde ultrasnelle solid-state Cr2+:ZnS-laser die uitzendt in het midden-infraroodbereik, samen met een tweetraps frequentieverdubbelingsproces. Frequentieverdubbeling van een ultrasnelle laser is geen eenvoudig proces en vereist het identificeren van het juiste kristal om een ​​hoogwaardige laseroutput met de gewenste eigenschappen te produceren.

"We verdubbelden de frequentie van de ultrasnelle midden-infraroodlaser met een piekgolflengte bij 2360 nm in twee verschillende niet-lineaire kristallen en gebruikten eenvoudige optische componenten die beschikbaar zijn in elk standaard optisch laboratorium om een ​​hoog vermogen te bereiken, afstembaar, ultrasnelle gele laserbron, "zei Ghosh. "Als bijproduct, onze bron biedt afstembare ultrasnelle nabij-infraroodstraling met een aanzienlijk gemiddeld vermogen dat nuttig is voor verschillende velden, inclusief spectroscopie, materiaalverwerking en beeldvorming."

Tests van de nieuwe laser hebben aangetoond dat deze een maximaal gemiddeld uitgangsvermogen van meer dan 1 W kan leveren met 130 femtoseconde-pulsen met een herhalingssnelheid van 80 MHz met een uitstekend ruimtelijk straalprofiel. De onderzoekers observeerden ook een uitstekende vermogensstabiliteit over een lange duur.

De onderzoekers zijn van plan om de pulsduur van de laser verder te verbeteren, efficiëntie en compactheid. Ze werken ook aan het optimaliseren van de laser zodat deze bij kamertemperatuur kan werken om hem praktischer te maken voor langdurig gebruik.