În ultimii ani, laserele Brillouin au atras un mare interes, printre care cele mai studiate lasere Brillouin cu ghid de undă au realizat radiații laser cu zgomot redus, cu prag scăzut și lățime de linie îngustă și au fost aplicate la ceasuri optice și giroscoape, lasere ultra-stabile și microunde. fotonica. Cu toate acestea, problemele cu care se confruntă structura undelor ghidate, cum ar fi dificultatea de a spori puterea și dificultatea de a extinde lungimea de undă de operare, au constrâns aplicarea laserelor Brillouin în direcțiile de detectare a undelor gravitaționale și spectroscopie de înaltă rezoluție pe distanță lungă. măsurători.
Având în vedere acest lucru, Zhenxu Bai și colab. de la Universitatea Tehnologică din Hebei a propus o schemă de realizare a unui laser Brillouin care funcționează în spațiul liber prin utilizarea cristalelor de diamant ca mediu de câștig Brillouin și a raportat radiația directă a unui laser Brillouin cu diamant pentru prima dată în arena internațională în 2020, obținând o ieșire vizibilă a laserului Brillouin cu o putere de 11 W, care este cu un ordin de mărime mai mare în comparație cu laserele Brillouin cu unde ghidate. Ulterior, în 2022, echipa a extins lungimea de undă de ieșire de la banda vizibilă la infraroșu apropiat și a obținut o funcționare stabilă a laserului cu o singură frecvență, cu o putere de până la 22,5 W și un raport semnal-zgomot de 71,8 dB.
Cu toate acestea, întrebarea importantă dacă laserele Brillouin structurate în spațiu liber au aceleași caracteristici de îngustare a lățimii de linie ca și laserele Brillouin structurate cu unde ghidate nu a primit răspuns.
Recent, echipa a răspuns cu succes la această întrebare într-o lucrare intitulată „Linewidth narrowing in free-space-running diamond Brillouin lasers” publicată în revista academică High Power Laser Science and Engineering. Lucrarea intitulată „Linewidth narrowing in free-space-running diamond Brillouin lasers”, publicată în revista academică High Power Laser Science and Engineering, a răspuns cu succes la întrebarea de mai sus și, pentru prima dată, un laser Brillouin cu o singură frecvență cu un O îngustare a lățimii de linie de mai mult de un factor de 4 a fost obținută într-un laser Brillouin cu diamante care funcționează continuu.
O structură de cavitate inelă pompată direct a fost utilizată pentru a realiza rezonanța dublă a luminii pompei și a luminii Stokes prin tehnica de blocare a cavității PDH, în care lățimea liniei luminii pompei a fost de 7,36 kHz. Folosind trei seturi de oglinzi cuplate cu reflectivitati diferite de 96%, 97% și 98,5% pentru experimentele comparative, lățimile corespunzătoare ale luminii Stokes au fost măsurate a fi de 3,2 kHz, 2,43 kHz și 1,77 kHz, în comparație cu pompa. ușoară, compresia lățimii de linie este realizată, iar cel mai mare raport de compresie ajunge la 4,2 ori. Sub puterea maximă a pompei, puterea corespunzătoare de ieșire a luminii Stokes a celor trei reflectanțe a fost de 22,5 W, 16,9 W și 13,6 W, cu eficiențe de conversie optică corespunzătoare de 37,5%, 29,1% și, respectiv, 23,4%.
Rezultatele cercetării arată că, folosind caracteristicile structurale flexibile ale oscilatorului Brillouin în spațiu liber, se așteaptă să realizeze o ieșire laser cu o singură frecvență cu lățime de linie mai îngustă, putere mai mare și lungimi de undă mai bogate în viitor, prin reducerea pierderii componentelor intracavității, optimizarea proiectarea oscilatorului și ajustarea parametrilor de pompare, iar rezultatele cercetării sunt de mare importanță în promovarea dezvoltării și aplicării tehnologiei laser de înaltă coerență.
