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研究文章 高亮度 1908nm TM 掺杂光纤激光器，功率可扩展至 >75W
摘要 本文研究了单片二极管泵浦掺铊光纤激光器，用作 Ho-YAG 系统的泵浦源。通过优化掺杂光纤长度和腔体参数，腔体设计可实现高光-光效率和对放大自发辐射 (ASE) 引起的寄生振荡的稳定性。通过实验，我们已演示了 1907.7 nm 光纤激光器，其输出功率为 79 W，来自 10/130 μm 掺铊双包层光纤，同时具有高亮度和辐射密度。激光腔的斜率效率约为 55%，ASE 抑制 > 40 dB，近衍射极限光束质量为 M 2 ~1.07。关键词：掺铥光纤激光器，中红外激光器，寄生振荡 1.引言 与体晶体替代品相比，光纤激光器具有独特的紧凑、更可靠、坚固、高效、功率可扩展和高亮度光源[1–4]。掺铥光纤激光器 (TDFL) 具有在 1.8-2.1 μm 范围内发射的宽增益光谱，有利于从工业、遥感、医疗到国防等新兴领域的许多应用。特别是，与 1 μm 替代品相比，2 μm 激光源具有更少的大气散射畸变和更低的热晕，有利于远程激光雷达、自由空间光通信和定向能系统 [5]。此外，在材料加工（切割、焊接、钻孔）行业，虽然 1 μm 激光器经常用于金属加工，但 2 μm 激光器具有明显更高的吸收峰，可以更有效地加工塑料和玻璃材料等非金属 [6]。类似地，红外和中红外区附近的强水吸收峰使其能够在医疗应用中使用 1.9-2.1 μm 激光源，特别是在精确组织手术和碎石术中 [7-8]。另一方面，1.9 μm 左右的高亮度 Tm 掺杂光纤激光器 (TDFL) 是固态激光系统 (如 Ho-YAG) 的优异泵浦源，可实现高量子效率，可用于 TDFL 的带内和芯泵浦，并有助于参数频率转换为中红外和 THz 区 [9-11]。得益于商用发射波长为 ~790 nm 的半导体激光二极管 (LD)、多包层光纤技术和交叉弛豫带来的高量子效率的进步，大量发射波长为 ~2 μm 的高功率 Tm 掺杂光纤激光器和放大器已成功演示 [12]。在这种方法中，MOPA 系统采用芯径高达 25 μm 的大模面积 (LMA) 光纤，旨在实现约 2.05 μm 处 1kW 以上的输出功率 [13]。然而，与多级放大器系统相比，高功率振荡器可最大限度地降低成本和复杂性，从而提供更高的稳定性、稳健性和精确控制。据报道，工作在2 μm以下的直接二极管泵浦TDF振荡器的功率水平和波长均有所增加，例如在2050 nm处为170 W和300 W [14-15]，在1967 nm处为278 W [16]，在1950 nm处为185 W [17]。
米歇尔·奥托拉尼博士
Michele Ortolani 博士 2005 年获罗马大学材料科学博士学位。 出生：罗马，1977 年 11 月 5 日 地址（住宅）：Via del Colosseo 16A 00185 Rome, Italy 地址（工作）：Piazzale Aldo Moro 2 00185 Rome, Italy 电话：+39 0649913496 +39-339-7478240 电子邮件：michele.ortolani@roma1.infn.it 网站：https://sites.google.com/a/uniroma1.it/micheleortolani-eng/home 当前职位 自 2019 年 3 月起担任罗马大学物理系副教授。此前自 2011 年 12 月起担任该系助理教授。研究：太赫兹光谱和可调全电子源。量子级联激光器的近场光谱和成像。红外等离子体：理论、实验、制造。电子和光子学的固态材料红外光谱。罗马大学教学：2020 年至今：地质科学普通物理学（60 名学生/年，70 小时/年）2020 年至今：物理学硕士课程物理实验室 1（40 名学生/年，50 小时/年）2014-2019 年：工程学院普通物理学（140 名学生/年，120 小时/年）；2013 年至今每年指导 2 名博士生/博士后和 3 名硕士生（平均）。授予的补助金/资金 è 2019 年 10 月至 2022 年 10 月 意大利卫生部资助的针对性研究项目 (RF) 的单位协调员。单位位于罗马第一大学物理系。 项目名称：“使用集成微流体和中红外等离子体纳米装置对肿瘤衍生外泌体进行超灵敏检测和分子分析：实现癌症的早期检测” 单位资助金额：77,000 欧元/3 年 è 2017 年 2 月至 2020 年 2 月 意大利研究部 (MIUR) 资助的国家战略研究项目 (PRIN 2015) 的单位协调员。该单位位于 Sapienza 大学物理系 项目名称：“等离子体增强振动圆二色性” 单位资助金额：101,900 欧元 / 3 年 è 2014 年 2 月至 2017 年 2 月 由欧洲委员会资助的信息和通信技术合作项目的单位协调员，第 7 个框架计划，未来新兴技术 (FET) – Open X-track。单位位于意大利罗马 Sapienza 大学物理系 项目名称：“GEMINI：用于传感应用的锗中红外等离子体” 单位资助金额：291,600 欧元/ 3 年 è 2010 年 12 月至 2014 年 12 月 意大利国家研究委员会光子学和纳米技术研究所 (CNR-IFN) 项目协调员 - 意大利罗马（“FIRB Futuro in Ricerca”项目） 项目名称：“用于检测太赫兹辐射的二维电子气体电动力学”，由意大利研究部青年研究员奖资助 资助金额：366,000 欧元/ 4 年 è 2013 年 7 月至 2015 年 2 月 劳伦斯伯克利国家实验室首席研究员 用户提案，美国加利福尼亚州伯克利分子铸造厂，共有 6 名研究人员。2014 年停留 3 个月。
2023 天文探测器 QandA Rev5 - 探索者
Q-1 对于 2023 年探测器 AO 任务主题，是否有特定的波长截止值用于排除或包含，以满足远红外或 X 射线探测器的定义？例如，远红外任务是否也可以包括中红外仪器，只要远红外仪器响应十年调查中概述的目标？A-1 关于探测器 AO 任务主题的唯一标准是响应 2020 年天文学和天体物理学十年调查、2020 年代天文学和天体物理学发现途径，如第 7.5.3.2 至 7.5.3.4 节所述。提议者有权争论响应性。天体物理学部不会使用波长来确定响应性，而是使用外部同行评审的标准流程来评估响应性。 Q-2 2023 年探测器 AO 社区公告指出，“NASA 中心的参与必须符合 NASA 的中心角色政策。”这是否意味着 GSFC 和 JPL 可以充当牵头中心，还是其他中心也包括在内？A-2 中心角色可在 NASA 中心角色文件中找到，该文件不公开。随着 NASA 中心角色文件的最新 2022 年更新，科学任务理事会 (SMD) 改变了竞争角色中小型/中型/大型任务的定义。此调整基于从 2016 年（首次确定水平时）到 2023 财年的通货膨胀率。新语言如下：
多层纤维
在将多种材料与不同的光学，电子和热机械特性相结合的最新进展中，从预成型的同一纤维中单层中，这为新一代的多层次纤维铺平了道路，并具有在光纤维长度尺度和成本上传递的独特功能和成本。迄今为止，已经使用这种策略来开发各种独特的设备，例如横向发射纤维激光器，检测到光线，热或声音在外表面上撞击其外表面的纤维以及含有结晶半导体芯的纤维。将这种纤维纳入未来的织物中，将导致具有复杂功能的纺织品。此外，多层纤维已经解决了光学纤维的传统应用中的长期问题，例如在空心核心全固定纤维中的光子带隙指导，并使机械鲁棒性具有机械鲁棒性，以使软玻璃中型中红外晶体燃烧器。我们回顾了这个新生但迅速增长的领域的最新进展，并突出了预计增长的领域。此外，这项研究中出现的见解指出了绘图过程本身可以用作制造方法的新方法。在术语中，我们描述了针对化学合成的多层纤维图和制造纳米结构（例如纳米线阵列和结构化纳米颗粒）的最新努力。
在近和中间的CDSIP2的非线性光学测量
最近，在光学参数放大器（OPA）中使用中红外（MID-IR）差异频率产生（DFG）的磷化物磷化物（CDSIP 2或CSP）的使用引起了极大的兴趣[1-4]。由于广泛的大气变速箱窗口，该光谱区域（3-5 µm）已被认为对于通信，遥感和定向能源应用很重要，该窗户允许相对较低的损失传播[5，6]。csp是一个四方点组（€4 2 m）负单轴晶体，具有较大的二阶非线性（d 36 = 84.5 pm/v），具有较大的双重双发性（-0.05）（-0.05）（-0.05），大带隙（E G = 2.45 ev），比较大的透明度范围和较低的固定性吸收率在普通的范围内供应较大的材料。 [7]以较低的导热率为代价[8]。先前已经测量了CSP的线性和二阶非线性光学（NLO）特性[8-10]。在这项工作中，我们在近红外（NIR）中测量泵浦波长（1.5 µm和2.0 µm）的非线性吸收（NLA）和非线性屈光度（NLR），并在MID-IR中选择中MID-MIR（3.0 µm m至3.0 µm至5.0 µm）。然后，我们检查了该NLA和NLR对OPA性能的影响。我们表明，在高泵送辐照度下，NLA可以通过增加泵的吸收并降低转化率的效率来成为OPA性能的限制因素。
![arxiv：2503.00169v1 [physics.optics] 2025年2月28日](/simg/9\958980efea57a01a345c5a8e193a6086783742dc.webp)
arxiv：2503.00169v1 [physics.optics] 2025年2月28日
在这项工作中，我们提出了一种使用傅立叶变换红外光谱法（FTIR）来确定薄超级传导膜的中红外折射率。尤其是，我们在波长范围为2.5至25 µm的波长范围内对10 nm厚的NBN和15 nm厚的MOSI膜进行了FTIR传播和反射测量，对应于12-120 THz或光子的频率50-500 MEV。To extract the mid-infrared refractive indices of the thin films from FTIR measure- ments, we used the Drude-Lorentz oscillator model to represent the dielectric functions of the films and implemented an optimization algorithm to fit these oscillator parameters, minimizing the error between the measured FTIR spectra and the simulated spectra calculated using the dielectric func- tions of the films.为了评估提取的介电函数的一致性，我们比较了从紫外线中这些介电功能到近红外波长的折射率值与使用光谱椭圆法分别测量的值。为了进一步验证，我们从其提取的Drude振荡器参数中计算出膜的薄片电阻，并与实验值进行了比较。可以扩展这种基于FTIR的折射率测量方法，以测量超过25 µm的波长的薄膜的折射率，这对于设计高效的光子探测器和光子设备非常有用，在中型和远足波长中具有增强的光学吸收。
火星大气中HCl，H2O，气溶胶和温度之间的关系：2。定量相关
摘要在火星大气中检测氯化氢（HCL）是Exomars痕量气轨道（TGO）任务的主要目标之一。使用大气化学套件中红外通道（ACS MIR）发现其发现的季节性独特，并可能与灰尘活动联系起来。本文是一项研究的第2部分，该研究通过比较用TGO与MARS气候声音（MCS）测量的TGO与灰尘和水冰不相处进行比较，研究了HCL和气溶胶之间的联系。在第1部分中，我们显示并比较了HCl，水蒸气，温度，粉尘不透明度和水冰不透明度的季节性演变，整个Mars年34 - 36年（太阳纵向180°–360°）34-36岁。在第2部分中，我们研究了每个数量和臭氧之间垂直分布的定量相关性。我们表明，HCl和水蒸气之间存在很强的正相关，这是由于HCl与水蒸气光解产品反应时HCl的快速光化学生产速率所致。我们还显示出水蒸气和温度之间的正相关性，但无法显示温度与HCl之间的任何相关性。灰尘和水冰的不透明与灰尘和水蒸气之间存在弱相关性，但灰尘和HCL之间的相关性仅相关。我们讨论了可能的来源和下沉，鉴于分布式间隔，HCl和水冰之间的相互作用最有可能。
SPIE的会议录
相变的材料由于其急剧依赖于温度的特性而有希望，并且在光学开关和传感技术中具有很高的潜力。在此类材料中，二氧化钒（VO 2）是最实用的，因为其过渡温度接近室温。基于VO 2的基于电阻率的基于电阻率的较大温度系数来检测红外辐射。但是，为了达到较大的灵敏度，活跃的辐射吸收区域必须足够大，以允许VO 2吸收的入射辐射的足够温度积累，从而需要大的像素尺寸并降低降压测定量测量的空间分辨率。此外，在大多数应用程序中，VO 2材料的吸收未针对特定频段进行优化。另一方面，可以对等离激元纳米构型进行调整和设计，以选择性，有效地吸收入射辐射的特定带，以用于局部加热和热成像。在这项工作中，我们建议将血浆纳米结构与vo 2纳米线结合在一起，以扩大由于热变化而导致阻抗变化的斜率，以达到更高的敏感性。我们通过提出的检测器对中红外电磁辐射吸收的数值分析显示，该检测器显示等离子吸收剂接近完美的吸收。此外，由于底物在热分布中起着很大的作用，预计热堆积和纳米线抗性变化是不同的底物。我们还讨论了拟议设备上VO 2纳米线的制造。我们通过我们的新型降低测量器显示出高灵敏度和超低噪声等效温度差异（NEDT）。
电压控制的集成等离子体光子传感器
在本文中，我们提出了一种波导集成干涉传感器，其中在单个等离子体波导中传播的两种等离子体模式之间发生干涉。为了进行传感，通过增加金属电极之间的距离重新排列了垂直等离子体槽波导。因此，与每个金属电极相关的等离子体模式（通常形成混合等离子体槽模式）已被分离，使它们能够在金属电极的相对边缘上独立传播。这允许实现马赫-曾德尔干涉仪，其中光通过传统的锥形结构从光子波导耦合进出结构。值得注意的是，支持等离子体模式的金属电极也可以用作电触点。通过在它们之间施加直流电压，可以有效地分离漂移到其中一个金属电极的离子。因此，马赫-曾德尔干涉仪的一条臂会经历更高的损耗和相位积累，导致马赫-曾德尔干涉仪不平衡和传输下降。这里，透射率的任何变化仅指液体中的离子量，因为干涉仪的输出信号通过与被检查的液体溶液直接接触的参考臂标准化为液体。被检查的液体中的离子总量保持不变，但是，当施加电压时离子会向其中一个金属电极漂移，因此间隙中的离子分布会发生变化。因此，可以通过干涉仪的透射测量来监测液体中离子浓度的任何变化。所提出的配置对干涉仪两个臂之间的透射率变化高度敏感，即使在 1550 nm 的电信波长下也能实现超过 12460 nm/RIU 的创纪录灵敏度。预计中红外波长的灵敏度将进一步增强，这对应于大多数化学和生物化合物的最大吸收峰。
行星探索科学技术办公室（PESTO）的最新消息
• 天王星大气全耦合大气环流模型的进展 - 动力学和玩具模型，Jonathan H. Jiang (JPL) • 需要在 -90 °C 至 -30 °C 范围内测试冰融化探测器？，Paula do Vale Pereira (中佛罗里达大学) • 中红外快速先进光学生命探测探测器 (MIRACLE)，Yamuna Phal (科罗拉多矿业学院) • 用于行星原位光谱的微型、多功能、微观有机/无机成分分析探测器 (MOCAPS)，Mool Gupta (弗吉尼亚大学) • 使用低电容固态纳米孔探测海洋世界的生命，Vanya Buvac (Goeppert LLC) • 用于增强行星保护和污染控制的激活雾系统，Gregory Fridman (AAPlasma LLC) • BOREAS - 通过模拟探测木卫二的地下海洋冰冷的表面条件，Ilankuzhali Elavarasan（德克萨斯大学里奥格兰德河谷分校）• 用于高灵敏度宽带热检测的多孔硅基热电堆，Sabah Bux（JPL）• 用于检测未来潜在海洋世界任务的有机生物特征的 SCHAN 仪器，Victor Abrahamsson（JPL）• 即将到来的天王星恒星掩星活动和影子追逐者任务概念，Kunio Sayanagi（LARC）• SLUSH：进入海洋世界的冰钻探测器，Nicklaus Traeden（Honeybee Robotics）• 海洋世界和 Wolstenholme 峡湾冰下平台的样本选择和处理（SSHOW UP），Frances Bryson（康奈尔大学）• 用于导航木卫二的垂直进入机器人（VERNE），Frances Bryson（康奈尔大学）