א סאָליד און געזונט אַלע-האַרט שטאַט מיטן ינפרערעד (MIR) לאַזער ביי 6.45 אַם מיט הויך דורכשניטלעך רעזולטאַט מאַכט און נאָענט-גאַוססיאַן שטראַל קוואַליטעט איז דעמאַנסטרייטיד. א מאַקסימום רעזולטאַט מאַכט פון 1.53 וו מיט אַ דויפעק ברייט פון בעערעך 42 ns ביי 10 kHz איז אַטשיווד מיט אַ ZnGeP2 (ZGP) אָפּטיש פּאַראַמעטריק אַסאַלייטער (OPO).די דורכשניטלעך שטראַל קוואַליטעט פאַקטאָר איז געמאסטן צו זיין מ 2 = 1.19.
דערצו, הויך רעזולטאַט מאַכט פעסטקייַט איז באשטעטיקט, מיט אַ מאַכט פלאַקטשויישאַן פון ווייניקער ווי 1.35% רמס איבער 2 שעה, און די לאַזער קענען לויפן יפישאַנטלי פֿאַר מער ווי 500 שעה אין גאַנץ. מאַרך געוועב איז טעסטעד. דערצו, די קאַלאַטעראַל שעדיקן ווירקונג איז טעאָרעטיש אַנאַלייזד פֿאַר די ערשטער מאָל, צו דער בעסטער פון אונדזער וויסן, און די רעזולטאַטן אָנווייַזן אַז דעם MIR לאַזער האט ויסגעצייכנט אַבלאַטיאָן פיייקייט, מאכן עס אַ פּאָטענציעל פאַרבייַט פֿאַר פריי עלעקטראָן לייזערז.©2022 Optica Publishing Group
https://doi.org/10.1364/OL.446336
מיטן ינפרערעד (MIR) 6.45 אַם לאַזער ראַדיאַציע האט פּאָטענציעל אַפּלאַקיישאַנז אין הויך-פּינטלעכקייַט מעדיצין פעלדער רעכט צו זייַן אַדוואַנטידזשיז פון אַ היפּש אַבלאַטיאָן קורס און מינימאַל קאַלאַטעראַל שעדיקן 【1】. פריי עלעקטראָן לייזערז (FELs), סטראָנטיום פארע לייזערז, ראַמאַן לייזערז, און האַרט-שטאַט לייזערז באזירט אויף אַן אָפּטיש פּאַראַמעט-ריק אַסאַלייטער (OPO) אָדער דיפעראַנסיז אָפטקייַט דור (DFG) זענען אָפט געניצט 6.45 אַם לאַזער קוואלן. אָבער, די הויך פּרייַז, גרויס גרייס און קאָמפּלעקס סטרוקטור פון FEL סטראָנטיום פארע לייזערז און גאַז ראַמאַן לייזערז קענען באַקומען די ציל באַנדס, אָבער ביידע האָבן נעבעך פעסטקייַט, קורץ סער-
שטודיום האָבן געוויזן אַז 6.45 אַם האַרט-שטאַט לייזערז פּראָדוצירן אַ קלענערער טערמאַל דאַם-עלטער קייט אין בייאַלאַדזשיקאַל געוועבן און אַז זייער אַבלאַטיאָן טיפקייַט איז דיפּער ווי די פון אַ FEL אונטער די זעלבע טנאָים, וואָס וועראַפייד אַז זיי קענען ווערן געניצט ווי אַ עפעקטיוו אָלטערנאַטיוו צו FELs פֿאַר בייאַלאַדזשיקאַל געוועב אַבלאַטיאָן 【2】. אין דערצו, האַרט-שטאַט לייזערז האָבן די אַדוואַנטידזשיז פון אַ סאָליד סטרוקטור, גוט פעסטקייַט, און
טאַבלעטאָפּ אָפּעראַציע, מאכן זיי פּראַמאַסינג מכשירים פֿאַר באקומען אַ 6.45μן ליכט מקור.ווי באַוווסט, ניט-לינעאַר ינפרערעד קריסטאַלז שפּילן אַ וויכטיק ראָלע אין די אָפטקייַט קאַנווערזשאַן פּראָצעס געניצט צו דערגרייכן הויך-פאָרשטעלונג MIR לייזערז. פּאַסיק פֿאַר דזשענערייטינג מיר לייזערז. 】, און BaGaSe (BGSe) 【10-12】, ווי געזונט ווי די פאַספעראַס קאַמפּאַונדז CdSiP2 (CSP) 【13-16】 און ZnGeP2 (ZGP) 【17】, ביידע האָבן אַן אָנליין קאָ-עפעקטיוו. אָבער, רובֿ CSP-OPOS אַרבעטן אויף אַן אַלטראַשאָרט (פּיקאָ-און פעמטאָסעקאָנדע) צייט וואָג און זענען סינטשראָנאָוסלי פּאַמפּט דורך בעערעך 1 אַם מאָדע-פארשפארט לייזערז. SPOPO) סיסטעמען האָבן אַ קאָמפּלעקס סעטאַפּ און זענען טייַער. זייער דורכשניטלעך כוחות זענען אויך נידעריקער ווי 100 מוו ביי אַרום 6.45 um【13-16】. קאַמפּערד מיט קספּ קריסטאַל, זגפּ האט אַ העכער לאַזער שעדיקן דרייshold (60 MW/cm2), אַ העכער טערמאַל קאַנדאַקטיוואַטי (0.36 W/cm K), און אַ פאַרגלייַכלעך ניט-לינעאַר קאָואַפישאַנט (75 pm/V). ענערגיע אַפּלאַקיישאַנז 【18-221. פֿאַר בייַשפּיל, אַ פלאַך-פלאַך קאַוואַטי זגפּ-אָפּאָ מיט אַ טונינג קייט פון 3.8-12.4 אַם פּאַמפּט דורך אַ 2.93 אַם לאַזער איז דעמאַנסטרייטיד. 1.2 מדזש 【201.פֿאַר די ספּעציפיש ווייוולענגט פון 6.45 אַם, אַ מאַקסימום איין-דויפעק ענערגיע פון 5.67 מדזש ביי אַ יבערכאַזערונג אָפטקייַט פון 100 הז איז אַטשיווד ניצן אַ ניט-פּלאַנער רינג אָפּאָ קאַוואַטי באזירט אויף אַ זגפּ קריסטאַל.מיט אַ יבערכאַזערונג אָפטקייַט פון 200 הז, אַ דורכשניטלעך רעזולטאַט מאַכט פון 0.95 וו איז ריטשט 【221. ווי ווייַט ווי מיר זענען אַווער, דאָס איז די העכסטן רעזולטאַט מאַכט אַטשיווד ביי 6.45 um.עקסיסטינג שטודיום פֿאָרשלאָגן אַז אַ העכער דורכשניטלעך מאַכט איז נייטיק פֿאַר עפעקטיוו געוועב אַבלאַטיאָן 【23】. דערפֿאַר, די אַנטוויקלונג פון אַ פּראַקטיש הויך-מאַכט 6.45 אַם לאַזער מקור וואָלט זיין פון גרויס באַטייַט אין דער העכערונג פון בייאַלאַדזשיקאַל מעדיצין.אין דעם בריוו, מיר באַריכט אַ פּשוט, סאָליד שטאַט MIR 6.45 um לאַזער וואָס האט אַ הויך דורכשניטלעך רעזולטאַט מאַכט און איז באזירט אויף אַ ZGP-OPO פּאַמפּט דורך אַ נאַנאָסעקאָנד (ns) דויפעק 2.09 um
לאַזער. די מאַקסימום דורכשניטלעך רעזולטאַט מאַכט פון די 6.45 אַם לאַזער איז אַרויף צו 1.53 וו מיט אַ דויפעק ברייט פון בעערעך 42ns ביי אַ יבערכאַזערונג אָפטקייַט פון 10 כז, און עס האט ויסגעצייכנט שטראַל קוואַליטעט. די אַבלייטינג ווירקונג פון די 6.45 אַם לאַזער אויף כייַע געוועב די אַרבעט ווייזט אַז די לאַזער איז אַ עפעקטיוו צוגאַנג פֿאַר פאַקטיש אַבלאַטיאָן פון געוועב, ווייַל עס אַקט ווי אַ לאַזער סקאַלפּעל.די יקספּערמענאַל סעטאַפּ איז סקעטשט אין Fig.1. די זגפּ-אָפּאָ איז פּאַמפּט דורך אַ היים-געמאכט לד-פּאַמפּט 2.09 אַם האָ: יאַג לאַזער וואָס דיליווערז 28 וו פון דורכשניטלעך מאַכט ביי 10 כז. מיט אַ דויפעק געדויער פון בעערעך 102 נס. FWHM) און אַ דורכשניטלעך שטראַל קוואַליטעט פאַקטאָר מ 2 פון בעערעך 1.7.מי און מ 2 זענען צוויי 45 מירערז מיט אַ קאָוטינג וואָס איז העכסט ריפלעקטיוו ביי 2.09 מם. די מירערז געבן ריכטונג קאָנטראָל פון די פּאָמפּע שטראַל. ,f2=100 מם) זענען געווענדט פֿאַר שטראַל קאַלימיישאַן מיט אַ שטראַל דיאַמעטער פון וועגן 3.5 מם אין די זגפּ קריסטאַל. אַן אָפּטיש יזאָלאַטאָר (ISO) איז געניצט צו פאַרמייַדן די פּאָמפּע שטראַל צוריקקומען צו די 2.09 אַם פּאָמפּע מקור. א האַלב-כוואַליע טעלער (HWP) ביי 2.09 um איז געניצט צו קאָנטראָלירן די פּאָולעראַזיישאַן פון די פּאָמפּע ליכט. מ 3 און מ 4 זענען אָפּאָ קאַוואַטי מירערז, מיט פלאַך קאַפ 2 געניצט ווי די סאַבסטרייט מאַטעריאַל. די פראָנט שפּיגל מ 3 איז אַנטי-אָפּשפּיגלונג קאָוטאַד (98%) פֿאַר די פּאָמפּע שטראַל און הויך-אָפּשפּיגלונג קאָוטאַד (98%) פֿאַר די 6.45 אַם ליידיז און 3.09 אַם סיגנאַל כוואליעס.um און 3.09 um און אַלאַוז פּאַרטיייש טראַנסמיסיע פון די 6.45 um ליידיק.די זגפּ קריסטאַל איז שנייַדן ביי 6-77.6 ° און פּ = 45 ° פֿאַר טיפּ-דזשⅡ פאַסע וואָס ריכטן זיך 【2090.0 (אָ) 6450.0 (אָ) + 3091.9 (ע)】, וואָס איז מער פּאַסיק פֿאַר אַ ספּעציפיש ליכט ווייוולענגט און פייַל די דימענשאַנז פון די זגפּ קריסטאַל זענען 5 מם רענטגענ 6 מם רענטגענ 25 מם, און עס איז פּאַלישט און אַנטי-אָפּשפּיגלונג קאָוטאַד אויף ביידע סוף פאַסאַץ פֿאַר די אויבן דריי כוואליעס. עס איז אלנגעוויקלט אין ינדיום שטער און פאַרפעסטיקט אין אַ קופּער היץ זינקען מיט וואַסער קאָאָלינג. די שעדיקן שוועל פון די זגפּ קריסטאַל איז געמאסטן צו זיין 0.11 J/cm2 ביי 10 kHz.אין דער עקספּערימענט, קאָראַספּאַנדינג צו אַ שפּיץ מאַכט געדיכטקייַט פון 1.4 MW/cm2, וואָס איז נידעריק רעכט צו דער לעפיערעך נעבעך קאָוטינג קוואַליטעט.די רעזולטאַט מאַכט פון די דזשענערייטאַד ליידיק ליכט איז געמאסטן דורך אַן ענערגיע מעטער (D,OPHIR, 1 uW צו 3 W), און די ווייוולענגט פון די סיגנאַל ליכט איז מאָניטאָרעד דורך אַ ספּעקטראָמעטער (APE, 1.5-6.3 עם). באַקומען אַ הויך רעזולטאַט מאַכט פון 6.45 אַם, מיר אָפּטימיזירן די פּלאַן פון די פּאַראַמעטערס פון די OPO. א נומעריקאַל סימיאַליישאַן איז געפירט אויס באזירט אויף דריי-כוואַליע מיקסינג טעאָריע און פּעראַקסיאַל פּראַפּאַגיישאַן קקוויישאַנז 【24,25】 ；אין די סימיאַליישאַן, מיר ניצן די פּאַראַמעטערס קאָראַספּאַנדינג צו די יקספּערמענאַל טנאָים און יבערנעמען אַ אַרייַנשרייַב דויפעק מיט אַ גאַוססיאַן פּראָפיל אין פּלאַץ און צייט.די שייכות צווישן אָפּאָ רעזולטאַט שפּיגל
טראַנסמיטטאַנס, פּאָמפּע מאַכט ינטענסיטי און רעזולטאַט עפעקטיווקייַט איז אָפּטימיזעד דורך מאַניפּיאַלייטינג די פּאָמפּע שטראַל געדיכטקייַט אין די קאַוואַטי צו דערגרייכן העכער רעזולטאַט מאַכט און סיימאַלטייניאַסלי ויסמיידן שעדיקן צו די זגפּ קריסטאַל און די אָפּטיש עלעמענטן. W פֿאַר זגפּ-אָפּאָ אָפּעראַציע. סימיאַלייטיד רעזולטאַטן ווייַזן אַז כאָטש אַ אָפּטימאַל רעזולטאַט קאַפּלער מיט אַ טראַנסמיטטאַנס פון 50% איז יוטאַלייזד, די מאַקסימום שפּיץ מאַכט געדיכטקייַט איז בלויז 2.6 X 10 וו / קמ2 אין די זגפּ קריסטאַל, און אַ דורכשניטלעך רעזולטאַט מאַכט. פון מער ווי 1.5 וואט קענען ווערן באקומען.פיגור 2 ווייזט די באציאונג צווישן די געמאסטן אויסגאבע קראפט פון די ליידיקער ביי 6.45 אום און די אינצידענט פּאָמפּע מאַכט. עס קען זיין געזען פון פייג. די פּאָמפּע שוועל קאָראַספּאַנדז צו אַ דורכשניטלעך פּאָמפּע מאַכט פון 3.55WA מאַקסימום ליידיק רעזולטאַט מאַכט פון 1.53 וו איז אַטשיווד ביי אַ פּאָמפּע מאַכט פון בעערעך 18.7 וו, וואָס קאָראַספּאַנדז צו אַן אָפּטיש-צו-אָפּטיש קאַנווערזשאַן עפעקטיווקייַט.בעערעך 8.20%% און אַ קוואַנטום קאַנווערזשאַן פון 25.31%. פֿאַר לאַנג-טערמין זיכערקייַט, די לאַזער איז אַפּערייטאַד ביי נאָענט צו 70% פון זיין מאַקסימום רעזולטאַט מאַכט. די מאַכט פעסטקייַט איז געמאסטן מיט אַ רעזולטאַט מאַכט פון IW, ווי געוויזן אין ינסעט (אַ) אין פיג. איז געמאסטן אַנשטאָט פון די ליידיק, רעכט צו דער לימיטעד ווייוולענגט קייט פון די ספּעקטראָמעטער (APE, 1.5-6.3 um) געניצט אין אונדזער עקספּערימענט. די געמאסטן סיגנאַל ווייוולענגט איז סענטערד בייַ 3.09 um און די שורה ברייט איז בעערעך 0.3 נם, ווי געוויזן אין ינסעט (ב) פון פיג. ）。 א טיפּיש אַסאַלאָסקאָופּ וואַוועפאָרם איז געוויזן אין Fig.3 און דיספּלייז אַ דויפעק ברייט פון בעערעך 42 ns. די דויפעק ברייטאיז 41.18% נעראָוער פֿאַר די 6.45 אַם ליידלער קאַמפּערד צו די 2.09 um פּאָמפּע דויפעק רעכט צו דער צייט-גיינס נעראָוינג ווירקונג פון די ניט-לינעאַר אָפטקייַט קאַנווערזשאַן פּראָצעס. ווי אַ רעזולטאַט, די קאָראַספּאַנדינג ליידיק דויפעק שפּיץ מאַכט איז 3.56kW. 6.45 אום ליידיק איז געמאסטן מיט אַ לאַזער שטראַל
אַנאַליזער (ספּיריקאָן, מ2-200-פּיי) מיט 1 וו רעזולטאַט מאַכט, ווי געוויזן אין פיג. אַ דורכשניטלעך שטראַל קוואַליטעט פאַקטאָר פון מ 2 = 1.19. די ינסקט פון פיג. א דערווייַז-פון-פּרינציפּ עקספּערימענט ינוואַלווינג לאַזער אַבלאַטיאָן פון חזירים מאַרך איז דורכגעקאָכט. א f=50 אָביעקטיוו איז אָנגעשטעלט צו פאָקוס די 6.45 אַם פּאַלס שטראַל צו אַ טאַליע ראַדיוס פון וועגן 0.75 מם. איז געשטעלט אין די פאָקוס פון די לאַזער שטראַל. די ייבערפלאַך טעמפּעראַטור (T) פון די בייאַלאַדזשיקאַל געוועב ווי אַ פֿונקציע פון די ריידיאַל אָרט ר איז געמאסטן דורך אַ טהערמאָקאַמעראַ (FLIR A615) סינטשראָנאָוסלי בעשאַס די אַבלאַטיאָן פּראָצעס. די יריידייישאַן געדויער איז 1 ,2,4,6,10, און 20 ס ביי אַ לאַזער מאַכט פון I W. פֿאַר יעדער יריידייישאַן געדויער, זעקס מוסטער שטעלעס זענען בלייטיד: ר = 0,0.62,0.703,1.91,3.05, און 4.14 מם צוזאמען די ריידיאַל ריכטונג מיט רעספּעקט צו די צענטער פונט פון די יריידייישאַן שטעלע, ווי געוויזן אין Fig.5. די סקווערז זענען די געמאסטן טעמפּעראַטור דאַטן. עס איז געפֿונען אין Fig.5 אַז די ייבערפלאַך טעמפּעראַטור אין די אַבלאַטיאָן שטעלע אויף די געוועב ינקריסיז מיט ינקריסינג יריידייישאַן געדויער.
205.57,206.95, און 226.05C פֿאַר יריידייישאַן געדויער פון 1,2, 4,6,10, און 20 s, ריספּעקטיוולי. צו אַנאַלייז די קאַלאַטעראַל שעדיקן, די טעמפּעראַטור פאַרשפּרייטונג אויף די אַבלייטיד געוועב ייבערפלאַך איז סימיאַלייטיד. די טערמאַל קאַנדאַקשאַן טעאָריע פֿאַר בייאַלאַדזשיקאַל געוועב 126】 און די טעאָריע פון לאַזער פּראַפּאַגיישאַן אין בייאַלאַדזשיקאַל געוועב 【27】 קאַמביינד מיט די אָפּטיש פּאַראַמעטערס פון כאַזער מאַרך 1281.
די סימיאַליישאַן איז דורכגעקאָכט מיט די האַשאָרע פון אַ אַרייַנשרייַב גאַוסיאַן שטראַל. זינט די בייאַלאַדזשיקאַל געוועב געניצט אין דער עקספּערימענט איז אפגעזונדערט כאַזער מאַרך געוועב, די השפּעה פון בלוט און מאַטאַבאַליזאַם אויף די טעמפּעראַטור איז איגנאָרירט, און די כאַזער מאַרך געוועב איז סימפּלאַפייד אין די פאָרעם פון אַ צילינדער פֿאַר סימיאַליישאַן. די פּאַראַמעטערס געניצט אין די סימיאַליישאַן זענען סאַמערייזד אין טאַבלע 1. די האַרט קורוועס געוויזן אין Fig.5 זענען די סימיאַלייטיד ריידיאַל טעמפּעראַטור דיסטריביושאַנז מיט רעספּעקט צו די אַבלאַטיאָן צענטער אויף די געוועב ייבערפלאַך פֿאַר די זעקס פאַרשידענע יריידייישאַן זיי ויסשטעלונג אַ Gaussian טעמפּעראַטור פּראָפיל פון די צענטער צו די פּעריפעריע. עס איז קענטיק פֿון Fig.5 אַז די יקספּערמענאַל דאַטן אַקערז געזונט מיט די סימיאַלייטיד רעזולטאַטן. עס איז אויך קלאָר פון Fig.5 אַז די סימיאַלייטיד טעמפּעראַטור אין דעם צענטער פון די אַבלאַטיאָן שטעלע ינקריסיז ווי די ירראַדיאַ-טיאָן געדויער ינקריסיז פֿאַר יעדער יריידייישאַן. פרייַערדיק פאָרשונג האט געוויזן אַז די סעלז אין די געוועב זענען בישליימעס זיכער אין טעמפּעראַטורעס אונטן55C, וואָס מיטל אַז סעלז בלייבן אַקטיוו אין די גרין זאָנעס (T <55C) פון די קורוועס אין Fig.5. די געל זאָנע פון יעדער ויסבייג (55C)60C）。 עס קענען זיין באמערקט אין Fig.5 אַז די סימיאַלייטיד אַבלאַטיאָן ראַדיוס ביי T=60°Care0.774,0.873,0.993,1.071,1.198 און 1.364 מם, ריספּעקטיוולי, פֿאַר יריידייישאַן געדויער פון 1,6,4， 10, און 20 ס, בשעת די סימיאַלייטיד אַבלאַטיאָן ראַדיוס ביי T=55C זענען 0.805, 0.908, 1.037, 1.134, 1.271, און 1.456 מם, ריספּעקטיוולי. 2.394,3.098,3.604,4.509 און 5.845 מם2 פֿאַר 1,2,4,6,10, און 20 ס פון יריידייישאַן, ריספּעקטיוולי. און 0.027 ממ2. עס קענען זיין געזען אַז די לאַזער אַבלאַטיאָן זאָנעס און די קאַלאַטעראַל שעדיקן זאָנעס פאַרגרעסערן מיט די יריידייישאַן געדויער. מיר דעפינירן די קאַלאַטעראַל שעדיקן פאַרהעלטעניש צו זיין די פאַרהעלטעניש פון די קאַלאַטעראַל שעדיקן געגנט אין 55C s T60C. צו זיין 8.17%, 8.18%, 9.06%, 12.11%, 12.56%, און 13.94% פֿאַר פאַרשידענע יריידייישאַן צייט, וואָס מיטל אַז די קאַלאַטעראַל שעדיקן פון די אַבלייטיד געוועבן איז קליין. דעריבער, פולשטענדיק עקספּערימענטאַדי רעזולטאטן פון דאַטן און סימיאַליישאַן ווייַזן אַז דער סאָליד, הויך-מאַכט, אַלע-סאָליד-שטאַט 6.45 um ZGP-OPO לאַזער גיט עפעקטיוו אַבליישאַן פון בייאַלאַדזשיקאַל געוועבן. אין מסקנא, מיר האָבן דעמאַנסטרייטיד אַ סאָליד, הויך-מאַכט, אַלע-האַרט שטאַט מיר פּאַלסעד 6.45 אַם לאַזער מקור באזירט אויף אַ ns ZGP-OPO צוגאַנג. א מאַקסימום דורכשניטלעך מאַכט פון 1.53 וו איז באקומען מיט אַ שפּיץ מאַכט פון 3.65 קוו און אַ דורכשניטלעך שטראַל קוואַליטעט פאַקטאָר פון מ 2 = 1.19. ניצן דעם 6.45 אַם מיר ראַדיאַציע, דערווייַז-פון-פּרינציפּ עקספּערימענט אויף די לאַזער אַבלאַטיאָן פון געוועב איז דורכגעקאָכט. די טעמפּעראַטור פאַרשפּרייטונג אויף די אַבלייטיד געוועב ייבערפלאַך איז יקספּערמענאַלי געמאסטן און טהעאָרעטיקאַללי סימו-לייטיד. די געמאסטן דאַטן מסכים געזונט מיט די סימיאַלייטיד רעזולטאַטן. דערצו, די קאַלאַטעראַל שעדיקן איז טעאָרעטיש אַנאַלייזד די רעזולטאטן באַשטעטיקן אַז אונדזער טאַבלעטאָפּ MIR דויפעק לאַזער ביי 6.45 אַם אָפפערס עפעקטיוו אַבלאַטיאָן פון בייאַלאַדזשיקאַל טיססאַקס און האט גרויס פּאָטענציעל צו זיין אַ פּראַקטיש געצייַג אין מעדיציניש און בייאַלאַדזשיקאַל וויסנשאַפֿט, ווי עס קען פאַרבייַטן אַ באַלקי FEL וויאַ לאַזער סקאַלפּעל.