可应用于生物医学领域的新型超快黄光激光器

研究人员使用两阶非线性频率转换将中红外激光转换为黄光激光，黄光激光可以从570nm调谐到596nm。这个波长范围适用于各种应用。

这是一种新型的紧凑、超高速、高功率黄色激光器。这种可调谐激光器具有优良的光束质量，有助于满足对发射超快光脉冲的实用黄色光源的需求。

来自印度物理研究实验室的光子科学实验室的研究小组成员Anirban Ghosh说：“黄橙色的光谱范围可以被血液中的血红蛋白高度吸收，使得具有这些波长的激光对生物医学、皮肤病治疗和眼科手术等特别有用。一种飞秒、可调谐的黄色激光光源有朝一日可能会提供更少热损伤、更具选择性的医疗治疗手段。”

在光学学会（OSA）期刊《光学快报Optics Letters》上，由Goutam K.Samanta领导的研究人员描述了他们如何利用一种被称为非线性频率转换的光学现象，将中红外激光转换为黄光，黄光可以从570 nm调谐到596 nm。

“我们在一个相当简单的实验配置中展示了一种强劲、高功率、超高速、可调的黄色辐射，”Ghosh说，“除了生物医学应用，这还是全彩视频投影的一个受追捧的波长范围，可用于各种光谱应用。”

制造更好的黄色激光器

尽管研究表明，黄色光谱范围内的激光发射对于各种医疗来说都是最理想的，但是这种波长通常是用体积大、效率低的铜蒸气激光器、染料激光器和光学参量振荡器产生的。这些光源已成功地应用于各种应用，但它们存在一个或多个缺点，如平均功率低、缺乏良好的空间光束轮廓、波长可调性有限或没有、输出脉冲宽。

“飞秒激光对许多应用很重要，因为它们在短时间内发射大量光子，以提供非常高的强度和极高的精度，而不会造成任何热损伤，”Ghosh说，“然而，目前还没有商用飞秒黄色激光器能够提供应用所需的所有参数，从而从这一波长范围中获益。”

为了在一个单一的实验结构中解决这些局限性，研究人员使用了最近开发的超快固态Cr2+：ZnS激光器，并在中红外范围内发射，同时采用两级倍频过程。超快激光倍频不是一个容易的过程，它需要识别出合适的晶体，才能产生具有所需特性的高质量激光输出。

“我们在两种不同的非线性晶体中，将峰值波长为2360nm的超快中红外激光器频率加倍，并使用任何标准光学实验室中可用的简单光学元件来实现高功率、可调谐、超快黄色激光源，”Ghosh说，“作为副产品，我们的光源提供可调谐的超快近红外辐射，其平均功率可用于各个领域，包括光谱学、材料加工和成像。”

实验结果表明，该激光器能以80mhz的重复频率、130个飞秒脉冲提供1w以上的最大输出平均功率，具有良好的空间光束轮廓。研究人员还观察到了长时间内出色的功率稳定性。

研究人员计划进一步提高激光器的脉冲宽度、效率和紧凑性。他们还致力于优化激光器，使其能够在室温下工作，使其更适合长期使用。

原文链接：https://phys.org/news/2020-09-ultrafast-yellow-laser-poised-benefit.html