Ces dernières années, les lasers Brillouin ont suscité un grand intérêt, parmi lesquels les lasers Brillouin à guide d'ondes les plus étudiés ont réalisé un rayonnement laser à faible bruit et à faible seuil et ont été appliqués aux horloges et gyroscopes optiques, aux lasers ultra-stables et aux micro-ondes. photonique. Cependant, les problèmes rencontrés par la structure à ondes guidées, tels que la difficulté d'amélioration de la puissance et la difficulté d'élargir la longueur d'onde de fonctionnement, ont limité l'application des lasers Brillouin dans les directions de la détection des ondes gravitationnelles et de la spectroscopie à haute résolution à longue portée. des mesures.
Compte tenu de cela, Zhenxu Bai et al. à l'Université de technologie du Hebei a proposé un schéma pour réaliser un laser Brillouin opérant dans l'espace libre en utilisant des cristaux de diamant comme milieu de gain Brillouin, et a signalé le rayonnement direct d'un laser Brillouin au diamant pour la première fois sur la scène internationale en 2020, obtenant une sortie laser Brillouin visible d'une puissance de 11 W, soit un ordre de grandeur supérieur à celui des lasers Brillouin à ondes guidées. Par la suite, en 2022, l'équipe a étendu la longueur d'onde de sortie de la bande visible au proche infrarouge et a obtenu un fonctionnement laser monofréquence stable avec une puissance allant jusqu'à 22,5 W et un rapport signal sur bruit de 71,8 dB.
Cependant, la question importante de savoir si les lasers Brillouin structurés en espace libre ont les mêmes caractéristiques de rétrécissement de largeur de raie que les lasers Brillouin structurés en ondes guidées n'a pas reçu de réponse.
Récemment, l'équipe a répondu avec succès à cette question dans un article intitulé "Lignewidth rétrécissement dans les lasers Brillouin diamantés en espace libre" publié dans la revue académique High Power Laser Science and Engineering. L'article intitulé "Linewidth shrinking in free-space-running diamond Brillouin lasers", publié dans la revue académique High Power Laser Science and Engineering, a répondu avec succès à la question ci-dessus, et pour la première fois, un laser Brillouin à fréquence unique avec un un rétrécissement de la largeur de raie de plus d'un facteur 4 a été obtenu dans un laser Brillouin au diamant fonctionnant en continu.
Une structure de cavité annulaire pompée directement a été utilisée pour réaliser la double résonance de la lumière de pompe et de la lumière Stokes par la technique de verrouillage de cavité PDH, dans laquelle la largeur de raie de la lumière de pompe était de 7,36 kHz. En utilisant trois ensembles de miroirs couplés avec des réflectivités différentes de 96 %, 97 % et 98,5 % pour les expériences comparatives, les largeurs de raie correspondantes de la lumière Stokes ont été mesurées à 3,2 kHz, 2,43 kHz et 1,77 kHz, par rapport à la pompe. léger, la compression de largeur de ligne est réalisée et le taux de compression le plus élevé atteint 4,2 fois. Sous la puissance de pompe maximale, la puissance de sortie lumineuse Stokes correspondante des trois réflectances était de 22,5 W, 16,9 W et 13,6 W, avec des rendements de conversion optique correspondants de 37,5 %, 29,1 % et 23,4 %, respectivement.
Les résultats de la recherche montrent qu'en utilisant les caractéristiques structurelles flexibles de l'oscillateur Brillouin en espace libre, il est prévu de réaliser une sortie laser à fréquence unique avec une largeur de raie plus étroite, une puissance plus élevée et des longueurs d'onde plus riches à l'avenir en réduisant la perte de composants intracavité, en optimisant la conception de l'oscillateur et le réglage des paramètres de pompage, et les résultats de la recherche sont d'une grande importance pour promouvoir le développement et l'application de la technologie laser à haute cohérence.
