در سالهای اخیر، لیزرهای بریلوین توجه زیادی را به خود جلب کردهاند، از جمله لیزرهای بریلوین که به طور گسترده مورد مطالعه قرار گرفتهاند، تابش لیزری با نویز کم و با عرض خط باریک را درک کردهاند و برای ساعتهای نوری و ژیروسکوپها، لیزرهای فوقپایدار و مایکروویو استفاده شدهاند. فوتونیک با این حال، مشکلاتی که ساختار موج هدایت شونده با آن مواجه است، مانند مشکل در افزایش توان و دشواری در گسترش طول موج عملیاتی، کاربرد لیزرهای بریلوین را در جهتهای تشخیص امواج گرانشی و طیفسنجی با وضوح بالا دوربرد محدود کرده است. اندازه گیری ها
با توجه به این موضوع، Zhenxu Bai و همکاران. در دانشگاه فناوری هبی طرحی را برای تحقق لیزر بریلوین با فضای آزاد با استفاده از کریستال های الماس به عنوان واسطه افزایش بریلوین پیشنهاد کرد و تابش مستقیم لیزر بریلوین الماس را برای اولین بار در عرصه بین المللی در سال 2020 گزارش کرد و به دست آورد. یک خروجی لیزر بریلوین مرئی با توان 11 وات، که در مقایسه با لیزرهای بریلوین با موج هدایت شونده یک مرتبه بزرگتر است. متعاقباً، در سال 2022، این تیم طول موج خروجی را از باند مرئی به مادون قرمز نزدیک گسترش داد و به عملکرد لیزر تک فرکانس پایدار با قدرت تا 22.5 وات و نسبت سیگنال به نویز 71.8 دسی بل دست یافت.
با این حال، به این سوال مهم که آیا لیزرهای بریلوین با ساختار فضای آزاد همان ویژگی های باریک شدن پهنای خط را با لیزرهای بریلوین با ساختار موج هدایت شونده دارند، پاسخ داده نشده است.
اخیراً، این تیم در مقالهای با عنوان «محدود کردن عرض خط در لیزرهای بریلوین الماسی با فضای آزاد» که در مجله دانشگاهی علوم و مهندسی لیزر توان بالا منتشر شد، با موفقیت به این سؤال پاسخ دادند. مقاله ای با عنوان "Linwidth narrowing in Free-space-running Diamond Laser Brillouin" منتشر شده در مجله دانشگاهی High Power Laser Science and Engineering، با موفقیت به سوال فوق پاسخ داده است و برای اولین بار لیزر بریلوین تک فرکانس با باریک شدن پهنای خط بیش از ضریب 4 در لیزر بریلوین الماس به طور پیوسته به دست آمده است.
یک ساختار حفره حلقه پمپ شده مستقیم برای درک رزونانس دوگانه نور پمپ و نور استوکس با تکنیک قفل کردن حفره PDH استفاده شد که در آن پهنای خط نور پمپ 7.36 کیلوهرتز بود. با استفاده از سه مجموعه از آینه های جفت شده با بازتاب های مختلف 96 درصد، 97 درصد و 98.5 درصد برای آزمایش های مقایسه ای، پهنای خط متناظر نور استوکس در مقایسه با پمپ 3.2 کیلوهرتز، 2.43 کیلوهرتز و 1.77 کیلوهرتز اندازه گیری شد. نور، فشرده سازی پهنای خط محقق می شود و بالاترین نسبت فشرده سازی به 4.2 برابر می رسد. تحت حداکثر توان پمپ، توان خروجی نور استوکس مربوطه از سه بازتاب دهنده 22.5 وات، 16.9 وات و 13.6 وات، با بازده تبدیل نوری متناظر به ترتیب 37.5 درصد، 29.1 درصد و 23.4 درصد بود.
نتایج تحقیق نشان میدهد که با استفاده از ویژگیهای ساختاری انعطافپذیر نوسانگر فضای آزاد Brillouin، انتظار میرود خروجی لیزر تک فرکانس با پهنای خط باریکتر، توان بالاتر و طول موجهای غنیتر در آینده با کاهش تلفات اجزای درون حفره، بهینهسازی شود. طراحی نوسانگر و تنظیم پارامترهای پمپاژ و نتایج تحقیقات در ارتقای توسعه و کاربرد فناوری لیزر با انسجام بالا اهمیت زیادی دارد.
