Стабилизированный йодом одночастотный лазер улучшает дистанционное зондирование атмосферы и мониторинг окружающей среды

от

Исследовательская группа под руководством профессора Чжан Тяньшу из Хэфэйского института физических наук Китайской академии наук разработала компактный полностью твердотельный лазер с непрерывной волной (CW) и одним продольным режимом (SLM) с высокой стабильностью частоты с использованием йодной блокировки частоты. Это продвигает его применение в дистанционном зондировании атмосферы и мониторинге окружающей среды. Исследование [опубликовано](https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0030399225007157) в журнале Optics and Laser Technology.

Применение CW SLM лазеров

CW SLM лазеры широко используются в таких областях, как лазерное усиление, [обнаружение гравитационных волн](https://phys.org/tags/gravitational+wave+detection/) и квантовая оптика. Они также играют ключевую роль в дистанционном зондировании атмосферы и [мониторинге окружающей среды](https://phys.org/tags/environmental+monitoring/). Эти приложения требуют не только выхода SLM лазера, но и высокой стабильности частоты, чего полупроводниковые и волоконные лазеры не могут обеспечить из-за ограниченной адаптивности к окружающей среде.

Описание исследования

В этом исследовании команда внедрила кольцевую структуру резонатора в сочетании с технологией йодной блокировки частоты поглощения молекул. Зафиксировав частоту лазера на краю специфических линий поглощения йода и используя управление с обратной связью для регулировки длины резонатора, они достигли долгосрочной стабильности частоты.

Лазер демонстрирует отличное качество луча с значениями M² 1,05 в горизонтальном направлении и 1,19 в вертикальном, что свидетельствует о высокой пространственной когерентности. Ширина выходного сигнала менее 10 МГц подтверждает стабильную работу в одночастотном режиме. С точки зрения стабильности частоты, хотя в режиме свободной работы лазер демонстрирует дрейф более 200 МГц, он значительно снижается до 4 МГц в течение 7 часов при применении йодной блокировки частоты.

Для поддержки будущей интеграции и развёртывания в полевых условиях команда также разработала систему с компактной оптико-механико-термическо-электрической конструкцией, отвечающей требованиям миниатюризации и стабильности.

Ожидается, что это достижение станет основным источником лазера для приборов мониторинга окружающей среды следующего поколения, особенно в обнаружении атмосферных загрязнителей и [парниковых газов](https://phys.org/tags/greenhouse+gases/), обеспечивая техническую поддержку для оценки качества воздуха и исследований изменения климата.

Предоставлено [Китайской академией наук](https://phys.org/partners/chinese-academy-of-sciences/)