RU2542634C1 - Двухмикронный твердотельный лазер - Google Patents
Двухмикронный твердотельный лазер Download PDFInfo
- Publication number
- RU2542634C1 RU2542634C1 RU2013140535/28A RU2013140535A RU2542634C1 RU 2542634 C1 RU2542634 C1 RU 2542634C1 RU 2013140535/28 A RU2013140535/28 A RU 2013140535/28A RU 2013140535 A RU2013140535 A RU 2013140535A RU 2542634 C1 RU2542634 C1 RU 2542634C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- solid
- state laser
- laser
- wavelength
- active medium
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Lasers (AREA)
Abstract
Изобретение относится к лазерной технике. Двухмикронный твердотельный лазер содержит резонатор с активной средой и источник оптической накачки, в качестве которой использован твердотельный лазер. Резонатор сформирован из двух зеркал, в качестве активной среды использован кристалл диоксида циркония, стабилизированный иттрием, активированный ионами Ho3+. Технический результат заключается в обеспечении возможности лазерной генерации на длине волны 2,17 мкм. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.
Description
Изобретение относится к области квантовой электроники, а именно к способам генерации когерентного электромагнитного излучения в ближнем ИК-диапазоне спектра, и может быть использовано при конструировании твердотельных лазеров с активной средой в виде диэлектрических кристаллов.
Для практических применений в медицине, а также для мониторинга газов (NH3, CH4 и др.) в атмосфере значительный интерес представляет лазерное излучение в диапазоне длин волн 1,9-2,2 мкм. В качестве активной среды лазеров, генерирующих излучение в этом спектральном диапазоне, обычно используются кристаллы, активированные ионами Tm3+, Ho3+.
Из литературных источников известно, что на кристаллах YAG:Ho самая длинноволновая генерация излучения соответствует 2,12 мкм. [K.Scholle, S.Lamirini, P.Koopman and Peter Fuhrberg. Frontiers in Guided Wave Optics and Optoelectronics. P.674. 2010. INTECH. Crotia.]. Также известен волоконный лазер, генерирующий излучение на длине волны 2,21 мкм [С.О.Антипов, В.А.Камынин, О.И.Медведков, А.В.Маракулин, А.А.Минашин, А.С.Курков, А.В.Баранников. Квантовая электроника. 2013. Т.43. №7. С.603-604].
Однако следует заметить, что недостатками волоконных лазеров по отношению к твердотельным лазерам являются возможность возникновения в волокне оптических нелинейных эффектов из-за высокой плотности излучения и сравнительно небольшая выходная энергия в импульсе, обусловленная малым объемом активного вещества.
Поэтому, наряду с созданием волоконных лазеров, генерирующих излучение в области длин волн 2,1-2,2 мкм, актуальной и важной для практических применений является задача поиска лазерных материалов для твердотельных лазеров, генерирующих излучение в данном спектральном диапазоне.
Известен оптический квантовый генератор, генерирующий излучение на длине волны 2,1 мкм, содержащий резонатор с активной средой и источник оптической накачки, при этом резонатор сформирован из, по крайней мере, двух зеркал. В качестве активной среды использован кристалл YAG:Ho или YLF:Ho, а в качестве источника оптической накачки использован лазерный диод с излучением на длине волны, выбираемой в диапазоне 1,9 мкм (US 5315608, US 07/916.467, опубл. 24.05.1994).
Недостатком известного решения является невозможность генерации лазерного излучения в спектральном диапазоне выше 2,15 мкм, так как в диапазоне длин волн выше 2,15 мкм интенсивность в спектре люминесценции, обусловленном переходом 5I7→5I8 ионов Hо3+ в кристаллах YAG:Ho или YLF:Ho, близка к 0.
Технический результат заключается в создании твердотельного лазера с длиной волны лазерной генерации 2,17 мкм.
Сущность изобретения заключается в том, что в двухмикронном твердотельном лазере, включающем резонатор с активной средой и источник оптической накачки, в качестве которой использован твердотельный лазер, при этом резонатор сформирован из двух зеркал, в качестве активной среды использован кристалл диоксида циркония, стабилизированный иттрием, активированный ионами Ho3+. В качестве источника оптической накачки использован лазер на кристалле YLiF4:Tm, генерирующий излучение на длине волны 1,905 мкм.
Технология получения кристаллов стабилизированного иттрием диоксида циркония, активированного редкоземельными ионами, в настоящее время в России отработана и позволяет получать кристаллы хорошего оптического качества.
На фиг.1 показана оптическая схема двухмикронного твердотельного лазера.
На фиг.2 - показан импульс лазерной генерации на переходе 5I7→5I8 ионов Ho3+ на кристаллах ZrO2 - 13,6 мол.% Y2O3 - 0,4 мол.% Ho2O3.
На фиг.3 - спектр лазерной генерации на переходе 5I7→5I8 ионов Ho3+ на кристаллах ZrO2 - 13,6 мол.% Y2O3 - 0,4 мол.% Ho2O3.
Оптическая схема двухмикронного твердотельного лазера (фиг.1) содержит резонатор, включающий входное зеркало 1 и выходное зеркало 2, активную среду 3, в качестве которой использован кристалл диоксида циркония, стабилизированный иттрием, активированный ионами Ho3+ (ZrO2 - 13,6 мол.% Y2O3 - 0,4 мол.% Ho2O3). В качестве источника накачки использован твердотельный лазер 4 на кристалле YLiF4:Tm с длиной волны излучения 1,905 мкм. Перед входным зеркалом 1 установлен обтюратор 5.
Лазер работает следующим образом. Накачка активного элемента осуществлялась на уровень 5I7 ионов Ho3+ твердотельным лазером на кристалле YLiF4:Tm 1 с длиной волны излучения 1,905 мкм. Для снижения тепловой нагрузки на активный элемент использовался обтюратор 5, формирующий импульсы накачки длительностью 30 мс с частотой повторения ~3 Гц.
Активная среда 3 в виде элемента размером 3×3×20 мм, вырезанного из кристалла 13,6 мол.% Y2O3 - 0,4 мол.% Ho2O3, на торцы которого нанесено просветляющее покрытие на длину волны генерации (λген~2,15 мкм). Излучение лазера накачки фокусировалось в активном элементе с помощью линзы 6. Диаметр перетяжки составлял 300 мкм. В эксперименте использовался конфокальный резонатор, образованный плоским зеркалом 1, коэффициент пропускания в области накачки ≥60%, коэффициент отражения на длине волны генерации более 99%, и сферическим выходным зеркалом 6 с коэффициентом пропускания на длине волны генерации менее 1% с радиусом кривизны рабочей поверхности 100 мм. Система термостабилизации обеспечивала поддержание температуры медной оправки активного элемента ~18°C. Осциллограммы импульса лазерной генерации на кристалле ZrO2 - 13,6 мол.% Y2O3 - 0,4 мол.% Ho2O3 и импульса возбуждения, полученные с помощью цифрового осциллографа GDS 720C, представлены на фиг.2. Лазерная генерация на переходе 5I7→5I8 ионов Ho3+ в кристаллах ZrO2 - 13,6 мол.% Y2O3 - 0,4 мол.% Ho2O3 была получена на длине волны 2,17 мкм. Порог генерации составил 380 мВт по поглощенной мощности накачки.
Спектр лазерной генерации на кристалле ZrO2 - 13,6 мол.% Y2O3 - 0,4 мол.% Ho2O3 показан на фиг.3.
По сравнению с известными решениями предлагаемое изобретение позволяет создавать твердотельные лазеры с длиной волны генерации 2,17 мкм.
Claims (2)
1. Двухмикронный твердотельный лазер, включающий резонатор с активной средой и источник оптической накачки, в качестве которой использован твердотельный лазер, при этом резонатор сформирован из двух зеркал, отличающийся тем, что в качестве активной среды использован кристалл диоксида циркония, стабилизированный иттрием, активированный ионами Но3+.
2. Двухмикронный твердотельный лазер по п.1, отличающийся тем, что в качестве источника оптической накачки использован лазер на кристалле YLiF4:Tm, генерирующий излучение на длине волны 1,905 мкм.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013140535/28A RU2542634C1 (ru) | 2013-09-02 | 2013-09-02 | Двухмикронный твердотельный лазер |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013140535/28A RU2542634C1 (ru) | 2013-09-02 | 2013-09-02 | Двухмикронный твердотельный лазер |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2542634C1 true RU2542634C1 (ru) | 2015-02-20 |
RU2013140535A RU2013140535A (ru) | 2015-03-10 |
Family
ID=53279660
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013140535/28A RU2542634C1 (ru) | 2013-09-02 | 2013-09-02 | Двухмикронный твердотельный лазер |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2542634C1 (ru) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5315608A (en) * | 1992-05-08 | 1994-05-24 | Massachusetts Institute Of Technology | Holmium-doped solid state optically pumped laser |
WO1996037023A1 (en) * | 1995-05-19 | 1996-11-21 | Spectra-Physics Lasers, Inc. | Diode pumped, multiaxial mode, intracavity doubled laser |
RU2182739C2 (ru) * | 2000-06-27 | 2002-05-20 | Сычугов Владимир Александрович | Микролазер (варианты) |
WO2011082031A1 (en) * | 2009-12-29 | 2011-07-07 | 3M Innovative Properties Company | Zirconia-based particles doped with a lanthanide element |
-
2013
- 2013-09-02 RU RU2013140535/28A patent/RU2542634C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5315608A (en) * | 1992-05-08 | 1994-05-24 | Massachusetts Institute Of Technology | Holmium-doped solid state optically pumped laser |
WO1996037023A1 (en) * | 1995-05-19 | 1996-11-21 | Spectra-Physics Lasers, Inc. | Diode pumped, multiaxial mode, intracavity doubled laser |
RU2182739C2 (ru) * | 2000-06-27 | 2002-05-20 | Сычугов Владимир Александрович | Микролазер (варианты) |
WO2011082031A1 (en) * | 2009-12-29 | 2011-07-07 | 3M Innovative Properties Company | Zirconia-based particles doped with a lanthanide element |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
П.А. Рябочкина и др. "СТРУКТУРА И СПЕКТРАЛЬНО-ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЕ СВОЙСТВА КРИСТАЛЛОВ СТАБИЛИЗИРОВАННОГО ИТТРИЕМ ДИОКСИДА ЦИРКОНИЯ, АКТИВИРОВАННЫХ ИОНАМИ Tm3+", ОПТИКА И СПЕКТРОСКОПИЯ, СПб, НАУКА, том 112, N4, подписано к печати 15.03.2012, стр.647 - 654. * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013140535A (ru) | 2015-03-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN109462139A (zh) | 一种2.9微米中红外锁模激光器 | |
US9627843B2 (en) | Method and laser pulse source apparatus for generating fs laser pulses | |
Chabushkin et al. | CW and Q-switched 2 µm solid-state laser on ZrO2–Y2O3–Ho2O3 crystals pumped by a Tm fiber laser | |
CN109586153A (zh) | 掺钕氟化锂钇纳秒脉冲蓝光激光器 | |
Jelinek et al. | Cryogenic Ho: CaF2 laser pumped by Tm: fiber laser | |
RU2542634C1 (ru) | Двухмикронный твердотельный лазер | |
Gaponenko et al. | Passively $ Q $-Switched Thulium Microchip Laser | |
Němec et al. | Q-switched Er: YAG lasers resonantly pumped by Erbium fiber laser | |
Borik et al. | Lasing characteristics of ZrO2-Y2O3-Ho2O3 crystal | |
Ma et al. | 1.57 MW peak power pulses generated by a diode-pumped Q-switched Nd: LuAG ceramic laser | |
CN105576491A (zh) | 一种飞秒激光振荡器 | |
Jambunathan et al. | Diode-pumped continuous-wave laser operation of co-doped (Ho, Tm): KLu (WO4) 2 monoclinic crystal | |
CN108988115B (zh) | 新型同阈值等效双波段中红外脉冲激光器及激光输出方法 | |
Doroshenko et al. | Bulk Fe: ZnSe laser gain-switched by the Q-switched Er: YAG laser | |
CN107978961B (zh) | 飞秒激光器同步泵浦高功率宽带简并飞秒光学参量振荡器 | |
RU2459328C1 (ru) | Оптический квантовый генератор двухмикронного диапазона длин волн | |
Kubeček et al. | Diode-pumped mode-locked picosecond Nd, Y-codoped: SrF 2 Laser | |
RU2545387C1 (ru) | Импульсный твердотельный лазер с преобразованием длины волны излучения на вынужденном комбинационном рассеянии | |
Doroshenko et al. | Diode-pumped dysprosium-doped-PbGa 2 S 4 mid-infrared laser | |
Wang et al. | Semiconductor Saturable Absorber Mirror Q-switched Er: Y2O3 Ceramic Laser at 2.7 μm | |
Du et al. | Stable passively Q-switched Tm, Ho YVO4 laser with near 100 ns pulse duration at 2 μm | |
Sun et al. | High energy flash-lamp pumped Nd: YAG laser emitting at 1073.8 nm | |
Gao et al. | All-Solid-State Continuous-wave Yellow-Green Ceramic Laser at 0.56 μm | |
Wu et al. | Research on LD Pumped Nd: GdYTaO4 Quasi-three-level 928 nm Laser | |
Kwiatkowski et al. | Resonantly pumped, Q-switched Ho: YLF laser with output energy of 5 mJ at 1 kHz |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160903 |