В останні роки лазери Бріллюена привернули великий інтерес, серед яких найбільш широко вивчені хвилевідні лазери Бріллюена реалізували малошумне, низькопорогове лазерне випромінювання з вузькою шириною лінії і були застосовані в оптичних годинниках і гіроскопах, ультрастабільних лазерах і мікрохвильових печах. фотоніка. Однак проблеми, з якими стикається структура спрямованої хвилі, такі як труднощі в посиленні потужності та труднощі в розширенні робочої довжини хвилі, обмежують застосування лазерів Бріллюена в напрямках детектування гравітаційних хвиль і дальньої спектроскопії з високою роздільною здатністю. вимірювань.
З огляду на це Zhenxu Bai et al. в Хебейському технологічному університеті запропонував схему реалізації лазера Бріллюена, що працює у вільному просторі, з використанням алмазних кристалів як середовища підсилення Бріллюена, і повідомив про пряме випромінювання алмазного лазера Бріллюена вперше на міжнародній арені в 2020 році, отримавши видимий вихід лазера Бріллюена з потужністю 11 Вт, що на порядок вище в порівнянні з лазерами Бріллюена зі спрямованою хвилею. Згодом, у 2022 році, команда розширила вихідну довжину хвилі від видимого діапазону до ближнього інфрачервоного та досягла стабільної одночастотної роботи лазера з потужністю до 22,5 Вт і співвідношенням сигнал/шум 71,8 дБ.
Однак на важливе питання про те, чи мають лазери Бріллюена зі структурою вільного простору такі ж характеристики звуження ширини лінії, що й лазери Бріллюена зі структурованою спрямованою хвилею, відповіді немає.
Нещодавно команда успішно відповіла на це запитання в статті під назвою «Звуження ширини лінії в алмазних лазерах Бріллюена, що працюють у вільному просторі», опублікованій в академічному журналі High Power Laser Science and Engineering. Стаття під назвою «Звуження ширини лінії в алмазних лазерах Бріллюена, що працюють у вільному просторі», опублікована в академічному журналі High Power Laser Science and Engineering, успішно відповіла на це запитання, і вперше одночастотний лазер Бріллюена з Звуження ширини лінії більш ніж у 4 рази було отримано в безперервно працюючому алмазному лазері Бріллюена.
Структура кільцевого резонатора з прямим накачуванням була використана для реалізації подвійного резонансу світла накачки та світла Стокса за допомогою техніки блокування резонатора PDH, у якій ширина лінії світла накачки становила 7,36 кГц. Використовуючи для порівняльних експериментів три набори з’єднаних дзеркал із різними коефіцієнтами відбиття 96%, 97% і 98,5%, було виміряно, що відповідні ширини ліній Стоксового світла становлять 3,2 кГц, 2,43 кГц і 1,77 кГц у порівнянні з частотою накачування. світла, реалізується стиснення ширини лінії, а найвищий коефіцієнт стиснення досягає 4,2 рази. При максимальній потужності накачування відповідна вихідна потужність стоксового світла трьох коефіцієнтів відбиття становила 22,5 Вт, 16,9 Вт і 13,6 Вт з відповідною ефективністю оптичного перетворення 37,5%, 29,1% і 23,4% відповідно.
Результати дослідження показують, що, використовуючи гнучкі структурні характеристики генератора Бріллюена у вільному просторі, очікується реалізація одночастотного лазерного випромінювання з меншою шириною лінії, більшою потужністю та багатшими довжинами хвиль у майбутньому за рахунок зниження втрат внутрішньорезонаторних компонентів, оптимізації конструкція генератора та налаштування параметрів накачування, а також результати досліджень мають велике значення для сприяння розвитку та застосуванню висококогерентної лазерної технології.
