През последните години лазерите на Брилуен привлякоха голям интерес, сред които най-широко проучените вълноводни лазери на Брилуен реализираха лазерно лъчение с нисък шум и нисък праг с тясна ширина на линията и бяха приложени в оптични часовници и жироскопи, ултрастабилни лазери и микровълни фотоника. Въпреки това, проблемите, пред които е изправена структурата с насочени вълни, като например трудността при повишаване на мощността и трудността при разширяване на работната дължина на вълната, ограничават приложението на лазерите на Брилуен в посоките на откриване на гравитационни вълни и спектроскопия с висока разделителна способност на дълги разстояния измервания.
С оглед на това Zhenxu Bai et al. в Технологичния университет в Хъбей предложи схема за реализиране на работещ в свободно пространство лазер на Брилуен чрез използване на диамантени кристали като усилваща среда на Брилуен и докладва за директното излъчване на диамантен лазер на Брилуен за първи път на международната арена през 2020 г., като получи видима лазерна мощност на Brillouin с мощност от 11 W, което е с порядък по-висока в сравнение с лазерите на Brillouin с насочена вълна. Впоследствие, през 2022 г., екипът разшири изходната дължина на вълната от видимата лента до близката инфрачервена и постигна стабилна едночестотна лазерна работа с мощност до 22,5 W и съотношение сигнал/шум от 71,8 dB.
Въпреки това, важният въпрос дали лазерите на Brillouin, структурирани в свободно пространство, имат същите характеристики на стесняване на ширината на линията като лазерите на Brillouin, структурирани с насочени вълни, не е получил отговор.
Наскоро екипът успешно отговори на този въпрос в статия, озаглавена „Стесняване на ширината на линията в диамантени лазери Brillouin, работещи в свободно пространство“, публикувана в академичното списание High Power Laser Science and Engineering. Статията, озаглавена „Стесняване на ширината на линията в диамантени лазери на Брилуен в свободно пространство“, публикувана в академичното списание High Power Laser Science and Engineering, успешно отговори на горния въпрос и за първи път едночестотен лазер на Брилуен с стесняване на широчината на линията с повече от коефициент 4 е получено в непрекъснато работещ диамантен лазер на Брилюен.
Директно изпомпвана пръстеновидна кухина структура беше използвана за реализиране на двойния резонанс на светлината на помпата и светлината на Стокс чрез PDH техника за заключване на кухината, при която широчината на линията на светлината на помпата беше 7,36 kHz. Чрез използване на три комплекта свързани огледала с различни коефициенти на отразяване от 96 процента, 97 процента и 98,5 процента за сравнителните експерименти, съответните ширини на линията на светлината на Стокс бяха измерени на 3,2 kHz, 2,43 kHz и 1,77 kHz, в сравнение с помпата светлина, компресията на ширината на линията се реализира и най-високото съотношение на компресия достига 4,2 пъти. При максималната мощност на помпата, съответната Стоксова светлинна изходна мощност на трите коефициента на отражение е 22,5 W, 16,9 W и 13,6 W, със съответните ефективности на оптично преобразуване от 37,5 процента, 29,1 процента и 23,4 процента, съответно.
Резултатите от изследването показват, че с помощта на гъвкавите структурни характеристики на осцилатора на Brillouin в свободното пространство се очаква да се реализира едночестотен лазерен изход с по-тясна ширина на линията, по-висока мощност и по-богати дължини на вълните в бъдеще чрез намаляване на загубата на компоненти във вътрешността на кухината, оптимизиране дизайнът на осцилатора и регулирането на параметрите на изпомпване, а резултатите от изследването са от голямо значение за насърчаване на развитието и прилагането на лазерна технология с висока кохерентност.
