Dalam beberapa tahun terakhir, laser Brillouin telah menarik minat yang besar, di antaranya pandu gelombang laser Brillouin yang paling banyak dipelajari telah menyadari radiasi laser dengan lebar garis sempit dengan kebisingan rendah dan ambang batas rendah dan telah diterapkan pada jam optik dan giroskop, laser ultra-stabil dan gelombang mikro fotonik. Namun, masalah yang dihadapi oleh struktur gelombang terpandu, seperti kesulitan dalam peningkatan daya dan kesulitan dalam memperluas panjang gelombang operasi, telah membatasi penerapan laser Brillouin dalam arah deteksi gelombang gravitasi dan spektroskopi resolusi tinggi jarak jauh. pengukuran.
Mengingat hal ini, Zhenxu Bai et al. di Universitas Teknologi Hebei mengusulkan skema untuk mewujudkan laser Brillouin yang beroperasi di ruang bebas dengan menggunakan kristal berlian sebagai media penguatan Brillouin, dan melaporkan radiasi langsung dari laser berlian Brillouin untuk pertama kalinya di arena internasional pada tahun 2020, memperoleh output laser Brillouin yang terlihat dengan daya 11 W, yang merupakan urutan besarnya lebih tinggi dibandingkan dengan laser Brillouin gelombang terpandu. Selanjutnya, pada tahun 2022, tim memperpanjang panjang gelombang output dari pita yang terlihat ke inframerah dekat dan mencapai operasi laser frekuensi tunggal yang stabil dengan daya hingga 22,5 W dan rasio sinyal-ke-noise 71,8 dB.
Namun, pertanyaan penting tentang apakah laser Brillouin berstruktur ruang bebas memiliki karakteristik penyempitan lebar garis yang sama dengan laser Brillouin berstruktur gelombang terpandu belum terjawab.
Baru-baru ini, tim tersebut berhasil menjawab pertanyaan ini dalam sebuah makalah berjudul "Linewidth narrowing in free-space-running diamond Brillouin lasers" yang diterbitkan dalam jurnal akademik High Power Laser Science and Engineering. Makalah berjudul "Linewidth narrowing in free-space-running diamond Brillouin lasers", yang diterbitkan dalam jurnal akademik High Power Laser Science and Engineering, telah berhasil menjawab pertanyaan di atas, dan untuk pertama kalinya, laser Brillouin frekuensi tunggal dengan penyempitan lebar garis lebih dari faktor 4 telah diperoleh dalam laser berlian Brillouin yang terus berjalan.
Struktur rongga cincin yang dipompa langsung digunakan untuk mewujudkan resonansi ganda lampu pompa dan lampu Stokes dengan teknik penguncian rongga PDH, di mana lebar garis lampu pompa adalah 7,36 kHz. Dengan menggunakan tiga set cermin berpasangan dengan reflektivitas berbeda 96 persen, 97 persen, dan 98,5 persen untuk eksperimen komparatif, lebar garis yang sesuai dari cahaya Stokes diukur menjadi 3,2 kHz, 2,43 kHz, dan 1,77 kHz, dibandingkan dengan pompa. ringan, kompresi linewidth direalisasikan, dan rasio kompresi tertinggi mencapai 4,2 kali. Di bawah daya pompa maksimum, daya keluaran cahaya Stokes yang sesuai dari tiga pantulan adalah 22,5 W, 16,9 W dan 13,6 W, dengan efisiensi konversi optik masing-masing sebesar 37,5 persen , 29,1 persen dan 23,4 persen .
Hasil penelitian menunjukkan bahwa, dengan menggunakan karakteristik struktural fleksibel dari osilator Brillouin ruang bebas, diharapkan dapat mewujudkan keluaran laser frekuensi tunggal dengan lebar garis yang lebih sempit, daya yang lebih tinggi, dan panjang gelombang yang lebih kaya di masa depan dengan menurunkan hilangnya komponen intracavity, mengoptimalkan desain osilator dan menyesuaikan parameter pemompaan, dan hasil penelitian sangat penting dalam mempromosikan pengembangan dan penerapan teknologi laser koherensi tinggi.
