重复率

高度光稳定、kHz 重复率、二极管泵浦无循环液体染料激光器，具有热透镜管理功能

A. Hamja, a) R. Florentin、S. Chénais、S. Forget 激光物理实验室，巴黎北索邦大学，CNRS，UMR 7538，F-93430 Villetaneuse，法国 a) 通讯作者：mdamir.hamja@sorbonne-paris-nord.fr 摘要 液态染料激光器一直被认为是可见光范围内理想的可调谐激光源，但体积庞大、价格昂贵，并且需要复杂的染料循环系统。我们在此介绍一种依靠低成本蓝色激光二极管作为泵浦源和密封染料电池（无流动电路）的系统，从而形成一种结合了固态设备的便利性和尺寸以及液态有机激光器的稳定性的设备。获得了非常高的光稳定性（高达 1.2×10 9 个脉冲，或 1 kHz 下 12 天），比在类似条件下工作的固态染料激光器高出 5 个数量级。发现在低重复率下可获得的脉冲数受分子自扩散限制，因此与总比色皿体积有关。相反，重复率限制为几 kHz，这表明热效应比三重态粒子群效应发挥更大的作用。热效应通过建立强大的负热透镜来抑制激光：通过谐振器设计校正此热透镜的非异常部分，可将重复率提高到 14 kHz，并可能进一步优化。这项工作展示了一种构建现成的、紧凑的、低成本的、方便的可见光范围内可调脉冲激光器的途径，其稳定性优于有机固态激光器。最近，高功率蓝色和紫色激光二极管 1 的出现促使人们重新考虑许多以前需要昂贵的可见光固态激光器的应用：例如，当用激光二极管取代泵浦激光器时，钛宝石激光器的成本可以下降一个数量级。2 由于染料激光器在光谱的蓝绿区域表现出大的吸收带，它们也非常适合 GaN 二极管泵浦，并且可能会遵循相同的路线。3–8 然而，虽然液态染料激光器是第一种可调谐激光器，可用于光谱学、9 医学 10 或传感 11，但如今它们更加保密，主要是因为染料溶液电路的处理麻烦而复杂。事实上，在那些激光器中，增益介质必须通过主动流不断补充：这可以避免三线态的积累，缓解热问题，并疏散光漂白分子以实现稳定的激光发射。染料电路的复杂性是许多应用的瓶颈，尽管可以通过使用光流体装置在一定程度上降低这一问题。12,13 为了克服这一困难，可以实施两种解决方案：固态增益介质或无循环液体胶囊。虽然固态染料激光器被认为非常有前途（特别是在有机半导体出现之后，这引发了人们制造电泵有机激光二极管的希望 14–16 ），但它们也存在重大缺陷。主要缺陷是光稳定性低，无法在高温下工作