¿Puede el bombeo de conversión ascendente iniciar el colasing en medios de ganancia similares al bombeo convencional?

Área de la Ciencia:

• Física del láser
• Ciencias de los materiales
• La electrónica cuántica

Sus antecedentes:

• Los láseres dopados con tulio (Tm3 +) son cruciales para generar radiación infrarroja media.
• El colasing en láseres Tm3+ ofrece una salida ajustable, pero requiere comprender complejos mecanismos de transferencia de energía.
• Los sistemas de bombeo convencionales y de conversión ascendente presentan diferentes vías para lograr la acción láser.

Objetivo del estudio:

• Comparar teóricamente los umbrales y las eficiencias del bombeo convencional y de la conversión ascendente en láseres Tm3+.
• Para investigar el fenómeno de las colases cerca de 2 μm y 2,3 μm.
• Desarrollar un modelo que prediga el inicio del láser en longitudes de onda específicas basadas en la concentración de iones Tm3+.

Principales métodos:

• La formulación de la ecuación de velocidad se empleó para modelar la dinámica del láser.
• Se derivaron ecuaciones de ganancia de potencia acopladas, que incorporan la relajación cruzada (CR) y la conversión ascendente de la transferencia de energía (ETU).
• Se obtuvieron soluciones analíticas para los umbrales de lasing y las eficiencias en el régimen de colasing.

Principales resultados:

• Se logró el colasing y se validó con datos experimentales para los láseres Tm3+:YLF con bombeo convencional.
• Las potencias de salida en longitudes de onda de 2 μm y 2,3 μm mostraron una dependencia lineal de la potencia de la bomba en el régimen de colasing.
• Las condiciones analíticas se derivaron para determinar la secuencia de lasing entre las dos longitudes de onda.

Conclusiones:

• Tanto el bombeo convencional como el de conversión ascendente pueden lograr efectivamente el colasing en los láseres Tm3+.
• El modelo predice con precisión las observaciones experimentales, destacando la importancia de CR y ETU.
• Se identificó una concentración crítica de iones Tm3+, que dicta la longitud de onda de láser inicial (2,3 μm o 2 μm).