Резонаторы для однородно активированных и градиентных лазерных кристаллов

Благодаря этим свойствам Yb:YAG остается основным материалом для мощных TDL, работающих в диапазоне около 1 мкм. Прямым конкурентом алюмоиттриевого граната можно считать только алюмолютециевый гранат -он обладает бульшим значением ф_верх, которое для разных концентраций Yb³⁺ и методов измерений может варьироваться от 830 до 1310 мкс[15]. При этом спектры поглощения и излучения Yb:LuAG практически идентичны спектрам Yb:YAG по амплитуде и расположению линий; максимальное поглощение наблюдается на длине волны 938 нм (для Yb:YAG - 940 нм). Теплопроводность лютециевого граната в области оптимальных концентраций иттербия (около 10% ат.) превышает теплопроводность иттриевого граната примерно на 20% (рисунок 18). Основным и довольно значимым недостатком LuAG является крайне высокая стоимость лютеция; кроме того, кристалл имеет температуру плавления на 120° выше температуры плавления YAG(2060 и 1940° соответственно). Несмотря на это, мощныеTDLс АЭ из данного материала в последнее время успешно развиваются и оптимизируются, и на данный момент являются единственными многокиловаттными однодисковыми ЛС, работающими не на Yb:YAG - в ходе исследований компании TRUMPFбыла достигнута мощность в 5 кВт [15].

Рисунок 18 - Сравнительный вид зависимостей теплопроводности от C_Yb для кристаллов Yb:LuAGи Yb:YAG

Другие лазерные кристаллы с иттербием, используемые в TDL, демонстрируют гораздо меньшие мощности излучения, чем описанные гранаты. Однако в области малых превышений порога усиления энергетическая эффективность генерации в некоторых средах может быть лучше. Серьезных коммерческих приложений этому свойству, правда, пока не нашлось - в основном это связано с тем, что для многих кристаллов еще не подобраны оптимальные параметры концентрации активатора, толщины диска и параметров накачки.

Наилучшие результаты для этого класса ЛС достигнуты на кристаллах полуторных оксидов лютеция и скандия (Yb:Lu₂O₃, Sc₂O₃, LuScO₃): мощности около 300 Вт могут быть получены при значениях дифференциальной эффективности накачки более 80%. К сожалению, это связано с несколькими неудобствами, помимо цены на лютеций: во-первых, КПД генерации так высок только для накачки в узкую нулевую фононную линию (см. пункт 2.1.3.2), а значит надо точно выдерживать спектр излучения диодов; во-вторых, эти кристаллы еще более тугоплавки, чем LuAG, и имеют температуры плавления около 2400°C, что затрудняет получение высококачественных заготовок и их обработку.

На дисках из ванадиевых (YVO, LuVO), вольфрамовых (KYW, KGW, NGW, LuW), боратных (YCOB, LSB)и других(CALGO,CaNb₂O₆) матриц, легированных иттербием, пока удается успешно получать мощности не более 100 Вт в непрерывном режиме. Среди них можно отметить оксиборат кальция-иттрия (YCOB) за возможность перестройки рабочей частоты в пределах почти 100 нм.

Nd³⁺.Главными преимуществами четырехуровневой схемы генерации, характерной для сред, активированных неодимом, являются сравнительно низкая пороговая мощность и отсутствие реабсорбции лазерного излучения. Благодаря этим свойствам маломощные (до десятков Вт) TDL на неодимовых кристаллах могут быть энергетически выгоднее ЛС ситтербиевыми дисками. Последние, кроме того, имеют только одну спектральную область генерации, которая для большинства матриц лежит около 1,03-1,04 мкм, в то время как на ионахNd³⁺можно получать побочные линии с длинами волн 910-950 нм и 1,32-1,34 мкм.

Как и в случае с микрочиповыми лазерами, самыми серьезными недостатками тонких лазерных кристаллов с неодимом являются большая длина эффективного поглощения накачки, а также сильное концентрационное тушение люминесценции, которое ограничивает допустимые уровни легирования. Характерные значения люминесцентного времени жизни, которое особенно важно для TDL, также невелики для сред с самым большим усилением. По этим причинам эффективное получение высоких мощностей с неодимовых АЭ данной геометрии - принципиально непростая задача. Одним из естественных способов ее решения является увеличение толщины диска до 1 мм и более[16, 17], однако в этом случае перестает выполняться условие , т.е. радиус пятна накачки становится сравним по размерам с толщиной АЭ; также повышаются требования к системе охлаждения. Такие ЛС уже не относятся к классическимTDL, т.к. они работают в заметно отличающемся температурном режиме и демонстрируют более сильные термооптические искажения.

В обычных же TDL в основном используется тот же набор кристаллов, что и в других типах лазеров: Nd:YAG, Nd:YVO, Nd:GdVO.Концентрации неодима в ванадатах приходится занижать до долей % ат., жертвуя эффективностью поглощения ради увеличения люминесцентного времени жизни; для YVOэто также снижает термические проблемы, возникающие из-за его низкой теплопроводности. Для диска из высоколегированного (2,5% ат.) Nd:YAG наблюдается тот же эффект, что и для микрочиповых лазеров: повышение концентрации Nd³⁺приводит к значительному росту плотности оптических неоднородностей в кристалле, что ухудшает лазерные характеристики АЭ, несмотря на бульшую эффективность поглощения[18].

Небольшое количество экспериментов с TDL было проведено в области спектра около 2 мкм на кристаллах, легированных тулием и гольмием, таких какTm:YAG, Ho:YAG, Tm:LLF, Tm:KYW. Наибольшую мощность (свыше 20 Вт) и эффективность при стандартной диодной накачке показал фторид лития-лютеция (LLF).YAGс гольмием также позволяет получить достойные 15 Вт на л_изл?2100 нм, но подобные результаты достигаются только при накачке на длине волны около 1900 нм с помощью тулиевых лазеров. В этом же диапазоне накачки и генерации испытывали TDLна основе Cr:ZnSe, несмотря на то, что пик усиления данной среды приходится на 2,4 мкм, - полученные мощности не превысили 2 Втпри эффективности чуть больше 10%^нак.

Выводы

Особенности процесса генерации в TDL-системах таковы, что использование лазерных материалов с четырехуровневой схемой усиления малоэффективно при больших мощностях, и изменение концентрации активаторов в допустимых пределах незначительно повлияет на их основные параметры.

В иттербиевых средах заметную роль играет процесс реабсорбции излучения. Уменьшение концентрации активных ионов приводит к снижению не только коэффициента усиления, но и интенсивности перепоглощенного излучения, что в определенном диапазоне мощностей может выразиться в повышении КПД. Также это будет влиять на термическую нагрузку на диск. Таким образом, создание продольного градиента концентрации Yb³⁺может оказаться полезно.

Любые неоднородности в поперечных направлениях в первую очередь будут проявляться в виде дополнительных нежелательных механических напряжений в диске, особенно при высокой мощности накачки.

Из-за жестких требований, которые накладывают TDLна параметры лазерных сред, список эффективных для этих лазеров активных материалов на сегодняшний день довольно ограничен. Поэтому перспективы развития данного типа ЛС связаны, прежде всего, с дальнейшим улучшением схем резонаторов, накачки и охлаждения для уже зарекомендовавших себя кристаллов.

3.3 Лазеры на вращающихся дисках

Усреднение неоднородностей в лазерной среде и потоке излучения накачки при их взаимодействии можно осуществить двумя основными способами: непосредственным улучшением равномерности распределения их параметров по всему объему или же с помощью взаимного вращения АЭ и волнового фронта излучения в резонаторе. Первый способ реализован в лазерах на тонких дисках (пункт 2.2), в которых стараются добиться как можно более однородной засветки диска. Второй способ также можно реализовать по-разному: в резонаторах с вращением поля (РВП, пункт 1), как видно из названия, происходит вращение волнового фронта, а АЭ неподвижен; ЛС обратного принципа, содержащая вращающийся активный диск, впервые появилась в 1972 году, после чего эта концепция оказалась забыта почти на 20 лет. Систематические исследования лазеров на вращающихся дисках (RotaryDiskLasers, RDL)начались только в 2004 году, а спустя менее двух лет было запущено их коммерческое производство. На сегодняшний день решается задача по получению киловаттных мощностей в непрерывном режиме генерации на монокристаллах и керамике алюмоиттриевого граната (c ионамиYb³⁺и Nd³⁺), а также ведутся поиски других подходящих лазерных сред.

3.3.1 Общие принципы реализации лазеров на вращающихся дисках

В отличие от TDL, в данном типе ЛС активный диск имеет толщину порядка нескольких миллиметров, а его диаметр может составлять от нескольких сантиметров (кристаллические АЭ) до десятков сантиметров (активированное стекло). Сам диск и ось его вращения располагаются между двумя металлическими теплоотводами так, что только небольшая часть диска выступает из теплообменника. Именно в эту часть АЭ происходит диодная накачка, а элементы лазерного резонатора располагаются по обе стороны от пятна накачки (но не обязательно точно над ним). Зазоры между диском и радиаторами составляют 50-100 мкм, и для большей эффективности отвода тепла через них может прокачиваться гелий, который обладает теплопроводностью примерно в 60 раз лучше воздуха (жидкие хладагенты не годятся из-за вязкости). Вид данной схемы представлен на рисунке 19.

Основной целью вращения АЭ является поддержание постоянного температурного режима в области лазерной генерации. Мысленно выделимв диске цилиндр, центр которого находится на расстоянии dот оси вращения диска(радиус цилиндра равен радиусу пятна накачки r_нак). В процессе вращения АЭ данный цилиндр проходит длинный путь по дуге через систему охлаждения, затем он выходит на открытую часть траектории, где попадает под поток накачки. В этот момент происходит, во-первых, возбуждение активных ионов в пределах данного объема и, во-вторых, нагрев этой области АЭ. Далее, в выделенном нами цилиндре какое-то время (в зависимости от лазерного материала) происходит генерация вынужденного излучения; траектория движения генерирующей области лежит в проекции зеркал резонатора, т.е. создаются условия для работы в лазерном режиме. После снятия инверсии населенности отработавшая область АЭ выходит из резонатора и снова попадает в систему охлаждения, цикл замыкается. При постоянной скорости вращения и мощности накачки за определенное количество циклов ЛС выходит в установившийся температурный режим работы. При этом за время накачки/генерации не успевают появиться значимые деформации генерирующего участка, влияющие на качество лазерного излучения. Кроме этого можно отметить, что возникновение ASEв этих лазерах исключено, т.к. усиление происходит лишь короткое время в малом объеме АЭ, и фотоны спонтанного излучения не могут заметно повлиять на динамику генерации.

Рисунок 19 - Схема лазера на вращающемся диске

Таким образом, в данных системах область накачки, область генерации и область охлаждения пространственно отделены друг от друга. Если фокусировать накачку не в одну точку диска, а в несколько, то на одном АЭ можно создать несколько лазеров, как почти независимых друг от друга (при расположении вдоль радиуса диска), так и температурно-связанных (при азимутальном расположении). Длина зоны переноса возбужденных накачкой активных ионовL_возб зависит от их люминесцентного времени жизни ф_верх и угловой скорости вращения области возбуждения:

(14)

где - частота вращения диска в Гц.

С точки зрения энергетических характеристик ЛС необходимо также учитывать скорость поглощения накачки. Объединить пространственный и временной анализ можно с помощью кинетического уравнения населенности верхнего лазерного уровня, в котором производная по времени заменена производной по азимутальной координате, умноженной на угловую частоту вращения (считаем, что диск неподвижен, а движение по кругу совершает область с возбужденными ионами):

(15)

где N₀ и N_верх - населенности основного и верхнего лазерного уровня;

f₀и f_верх - факторы больцмановского распределения населенностей подуровней.

Нижний предел частоты вращения определяется из условий температурного режима. Пусть в течение цикла никакая часть диска не должна нагреваться более чем на ДTкельвинов, тогда:

(16)

где з_T - коэффициент потерь мощности накачки на тепло;

C_V - удельная объемная теплоемкость активной среды, Дж/(K•м³);

h - толщина диска.

Значения частоты вращения диска во всех используемых на сегодняшний день RDL не превышают 20 Гц. Такая небольшая величина позволяет создавать без особых технических сложностей довольно точные оптомеханические системы, однако движение АЭ неизбежно вносит дополнительные быстрые флуктуации (т.н. джиттер) в мощность выходного излучения и точность пространственной фокусировки пучка.

Увеличение мощности генерации, как и в TDL, можно производить за счет увеличения площади накачки. Однако рост кристаллов большого диаметра на сегодняшний день неосуществим, а лазерное стекло обладает плохой теплопроводностью - по этим причинам наиболее подходящими кандидатами для сверхмощных RDL являются керамические матрицы. И хотя высококачественные образцы лазерной керамики диаметром в десятки сантиметров также еще не получены, проекты многокиловаттных ЛС на их основе уже разработаны. Также на стадии проектирования находятся системы, содержащие несколько дисков. АЭ могут располагаться линейно на небольшом расстоянии друг от друга в обычном устойчивом или неустойчивом резонаторе - подобная схема намного проще резонаторов для многодисковых TDL (рисунок 17).

2.3.2Достигнутые результаты

Рисунок 20-Пиковые мощности, полученные на RDLв разных диапазонах (на 2008 год)

Вследствие малых термических искажений области генерации, лазерные пучки в данных ЛС практически не подвержены действию тепловой линзы или деполяризации. Благодаря этому удается достичь очень высокого качества излучения: все уже разработанные и разрабатываемые RDLхарактеризуются значениями параметра M²?1,2 при многомодовой генерации и M²?1,1 при одномодовой.

Кристаллы Yb:YAGтакже остаются наиболее релевантным материалом из-за высокого усиления и хороших термических качеств (относительно неплохая теплопроводность, малый квантовый дефект). На диске из этой активной среды был получен рекордный на сегодняшний день результат для RDL-непрерывная генерация мощностью в 256 Вт при расходимости пучка, не более чем на 7% превышающей дифракционную (рисунок 20).

На кристаллах Nd:YAGсо стандартным уровнем легирования в 1,1% ат. пока достигнута мощность в 31 Вт на длине волны 1064 нм (на рисунке 20 это не отмечено; представленные данные для длин волн 946, 1064, 1319 нм относятся к керамическим дискам).

Другие кристаллические лазерные материалы в данном типе ЛС пока не были испытаны экспериментально.

Материалы теоретических и экспериментальных исследований по лазерам на вращающихся дисках можно найти в [19, 20, 21].

Выводы

Влияние градиентного легирования на лазеры, рассмотренные в данном подразделе, будет отличаться от эффектов, которые должны наблюдаться в микрочиповых лазерах и лазерах на тонких дисках.

Во-первых, при толщине кристалла в несколько миллиметров изменение концентрации активаторов на несколько процентов уже не приводит к изменению эффективности поглощения в разы, как это может наблюдаться для субмиллиметровых АЭ.

Во-вторых, из-за увеличения размеров активной среды и простой схемы резонатора RDL менее чувствительны к изменению параметров резонатора и самого кристалла, чем миниатюрные лазеры и многопроходные TDL.

В-третьих, эффективное усреднение температуры должно уменьшить градиенты температуры, которые неизбежно будут возникать между областями с разным легированием из-за неодинакового поглощения и генерации.

Эти свойства касаются, в первую очередь, аксиального и маломасштабных поперечных градиентов, призванных изменить свойства одного конкретного лазера. Но, как уже упоминалось, на одном активном диске в RDL можно поместить несколько независимых генераторов, а это значит, что их свойства можно делать различными, помещая накачку и резонаторы в разные части АЭ, в котором созданы полномасштабные градиенты концентрации.

Приоритетной задачей развития для данных ЛС на сегодняшний день остается проверка их свойств на большем числе лазерных материалов.

3. Перспективы развития теории градиентных лазерных кристаллов

3.1 Модульная лазерная система с градиентным активным элементом

В 2013 году на базе кафедры оптоэлектроники физико-технического факультета Кубанского Государственного Университета началась разработка лазерного комплекса, включающего в себя задающий оптический квантовый генератор на основе градиентного кристалла алюмоиттриевого граната с иттербием в микрочиповом исполнении, а также сменные модули преобразования частоты на основе кристаллов периодически поляризованного ниобата лития (PPLN)с доменными структурами, подобранными для частот разных оптических диапазонов от ближнего УФ до среднего ИК, и модули обратной связи, обеспечивающие необходимые значения полезных потерь для каждого диапазона генерации. Общая блок-схема данной ЛС представлена на рисунке; примеры структуры модулей преобразования частоте изображены на рисунке.

Рисунок 21 - Блок-схема микрочиповой ЛС с градиентным активным элементом и модулем преобразования частоты

Рисунок 22 - Блок-схема процессов преобразования частоты генерации в соответствующих модулях на основе кристаллов PPLN

3.2 Влияние градиента концентрации ионов-активаторов на лазерную генерацию

Разработанная в КубГУ методика выращивания кристаллов с жидкостной подпиткой по Чохральскому позволяет получать лазерные кристаллы с различным функциональным распределением примесей по длине кристалла [22]. Таким образом, становится актуальным вопрос о выборе наиболее эффективного с точки зрения энергетических параметров лазерной системы распределения активных ионов в кристаллической матрице. Результаты теоретических расчетов для кристаллов алюмоиттриевого граната, легированных иттербием, показали возможность повышения квантовой эффективности продольной накачки в градиентном кристалле до 20-30% по сравнению с однородно активированными образцами [23, 24].

Целью исследования, проведенного в рамках работы над данным курсовым проектом, было создание визуализируемой математической модели, позволяющей рассчитать влияние формы концентрационного профиля на распределение мощности электромагнитного поля лазерного излучения внутри резонатора.

На первом этапе работы была создана одномерная модель усиливающей среды, в которой распространяется плоская электромагнитная волна. Мощность поля P_изл зависит от амплитуды накачки E_нак и свойств активной среды, которые входят в амплитудный коэффициент K (1):

(17)

,

где у_погл - сечение поглощения рабочего перехода, см²; F(l) - функциональный вид продольного градиента концентрации активных ионов (в координатах l, нормированных на длину кристалла l₀); N_RE- средняя концентрация активных ионов в матрице, см^-3. Параметры плоской волны щ₀ и k₀ также нормированы на длину кристалла и время прохода излучения по этой длине - ф₀. Зависимость коэффициента преломления от концентрации в первом приближении не учитывается.

В качестве примера для построения модели был выбран кристалл алюмоиттриевого граната с иттербием за свои высокоэффективные генерационные параметры и возможность высокой степени легирования иттербием кристаллов. Это позволяет в широком диапазоне концентраций без учета нелинейных эффектов наиболее наглядно продемонстрировать свойства градиентного легирования. Для моделирования были использованы кристаллы со следующими параметрами: а) однородный кристалл с концентрацией Yb³⁺ на уровне 11% ат.; б) градиентный кристалл с пиковым уровнем концентрации ионов Yb³⁺ в 16,5% ат. Функциональный вид градиента концентрации во втором кристалле задается следующим распределением:

. (18)

При этом интегральная концентрация активных центров по всему объему для обоих кристаллов одинакова и составляет 1,496Ч10²¹ см^-3. Вид данных концентрационных профилей представлен на рисунке 23.

Подстановка параметров матрицы Yb³⁺:YAG и функций распределения активных центров по длине кристалла в формулу (17) позволило получить картину усиления электромагнитного поля в обоих образцах за один проход по кристаллу. Как видно из рисунка 24, в однородном кристалле поле сначала нарастает немного быстрее, чем в параболическом, однако затем темп роста усиления быстро увеличивается, коррелируя с формой концентрационного профиля активаторов, и на выходе из градиентного кристалла мощность излучения оказывается выше на 20,68% при одинаковом массовом содержании активных ионов.

Рисунок 23- Распределение ионов иттербия по длине кристалла в матрице Yb³⁺:YAG. Синяя линия соответствует однородной концентрации в 11% ат., красная линия - концентрационному профилю (18)

Рисунок 24- Распределение интенсивности электромагнитного поля в образцах за один проход по кристаллу: а) однородный кристалл; б) кристалл с параболическим градиентом (18)

На следующем этапе моделирования для тех же образцов, помещенных в плоскопараллельный резонатор Фабри-Перо, была воспроизведена конфигурация низшей гауссовой моды, т.е. стоячей волны, не изменяющейся во времени.

Изображения полученных трехмерных распределений мощности поля приведены на рисунке 25. Как видно из результатов моделирования распределение мощности электромагнитного поля в градиентном кристалле носит ассиметричный характер по сравнению с распределением в однородно легированном кристалле (рисунок 25, б).

Такая особенность распределения поля накачки является предпосылкой того, что при учете тепловых эффектов и потерь эффективность энергосъема с единицы длины активного элемента в градиентных кристаллах будет выше относительно стандартных однородно легированных кристаллов.

Рисунок 25- Гауссова мода в однородном (а) и параболическом градиентном кристалле (б)

Структура разработанных моделей такова, что позволяет использовать любые входные параметры для активных сред, накачки, а также произвольные формы концентрационного профиля. В ходе исследования также была испробована модель логарифмического градиента концентрации, показавшая менее значимые результаты из-за меньшей кривизны хода функции.

В дальнейшем планируется включение в данную модель учета тепловых эффектов в активном элементе, влияющих на распределение поля в кристалле.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные результаты курсовой работы состоят в следующем:

1 Произведен обзор оптических резонаторов для твердотельных лазеров с анализом влияния их конструктивных особенностей на стабильность частотных и энергетических параметров лазерных систем, а также на способность минимизировать влияние вредных тепловых эффектов. По результатам исследования в качестве основы для дальнейшего моделирования выбраны динамически стабильные резонаторы и неустойчивые резонаторы с вращением поля. Подобран базовый математический аппарат, позволяющий синтезировать оба типа резонаторов с учетом необходимых свойств генерируемого лазерного излучения.

2 Проанализированы перспективы эффективного применения градиентных лазерных кристаллов в лазерных системах с различными геометриями активных элементов: микрочиповые лазеры, лазеры на тонких дисках, лазеры на вращающихся дисках. Для каждого форм-фактора выявлены отличительные особенности, которые необходимо учитывать при дальнейшей разработке, а также подобраны материалы активных элементов, которые позволяют получить наибольшую энергетическую эффективность в каждом из классов лазерных систем.

3 Разработаны математические модели, демонстрирующие характер распределения мощности электромагнитного поля в лазерных кристаллах с произвольным концентрационным профилем активных центров. Сравнение энергетических параметров генерации для однородно легированных кристаллов и кристаллов с параболическим градиентом концентрации подтвердило высокую лазерную эффективность последних.

лазерный кристалл резонатор

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

лазерный кристалл резонатор

1. Быков В.П. Лазерные резонаторы / В.П. Быков. - М.: Физматлит, 2004. - 320 с.

2. Ананьев Ю.А. Оптические резонаторы и проблема расходимости лазерного излучения / Ю.А. Ананьев. - М.: Наука, Главная редакция физико-математической литературы, 1979. - 328 с.

3. Зверев Г.М. Твердотельные микролазеры на кристаллах с высокой концентрацией ионов неодима / Г.М. Зверев, И.И. Куратев, А.В. Шестаков // Известия Академии Наук СССР. Серия Физическая. - 1982. - Т. 46. - № 8. - С. 1561-1567.

4. Zayhowski J.J. Single-frequency microchip Nd lasers / J. J. Zayhowski, A. Mooradian // Optics Letters. - 1989. - Vol. 14. - № 1. - P. 24-26.

5. Zayhowski J.J. Microchip lasers / J.J. Zayhowski // Optical Materials. - 1999. -№ 11. - P. 255-267

6. Nabors C.D. High-power, continuous-wave, Nd:YAG microchip laser array / C.D. Nabors, A. Sanchez, A. Mooradian // Optics Letters. - 1992. - Vol. 17. - № 22. - P. 1587-1589.

7. High-power planar dielectric waveguidelasers / D.P. Shepherd, S.J. Hettrick, C. Li et al. // Journal of Physics D: Applied Physics. - 2001. - Vol. 34. - P. 2420-2432.

8. Arbabzadah E. Comparison of a diode pumped Er:YSGG and Er:YAG laser in the bounce geometry at the 3 мm transition / E. Arbabzadah, S. Chard, H. Amrania et al. // Optics Express. - 2011. - Vol. 19. - № 27. - P. 25860-25865.

9. ZiolekC. High-repetition-rate, high-average-power, diode-pumped 2.94-µm Er:YAG laser / C. Ziolek, H. Ernst, G. F. Will et al. // Optics Letters. - 2001. - Vol. 26. - № 9. - P. 599-601.

10. Weichelt B. Enhanced performance of thin-disk lasers by pumping into the zero-phonon line / B. Weichelt, A. Voss, M. A. Ahmed // Optics Letters. - 2012. - Vol. 37. - № 15. - P. 3045-3047.

11. Avizonis P.V. Physics of High Performance Yb:YAG Thin Disk Lasers / P.V. Avizonis, D.J. Bossert, M.S. Curtin// Conference on Quantum electronics and Laser Science Conference: High-Power Solid-State Lasers CLEO Symposium I: Multikilowatt Solid-State Lasers (CThA). - 2009. - Paper: CThA2

12. TRUMPFGmbH + Co. KG // Датское научно-исследовательское предприятие приобретет 32-киловатную лазерную систему на базе дискового лазера. -2012. - (рус.) -URL: http://www.ru.trumpf.com/metanavigacija/arkhiv-novostei/lindoe-welding-technology-placed-an-order/rec-uid/225607.html [13 декабря 2012].

13. Giesen A. High-Power Thin Disk Lasers / A. Giesen, J.Speiser // Proceedindgs of SPIE. - 2012. - Vol. 8457. - P. 0B-1-0B-8.

14. KilliA.The Broad Applicability of the Disk Laser Principle - from CW to ps / A. Killi, C. Stolzenburg, I. Zawischa et al. // Proceedings of SPIE. - 2009. -Vol. 7193. - P. 1T-1-1T-9.

15. Beil K. Thermal and Laser Properties ofYb:LuAG for kW Thin Disk Lasers / K. Beil, S. T. Fredrich-Thornton, F.Tellkamp // Optics Express. - 2012. - Vol. 18. - № 20. - P. 20712-20722.

16. Yao Z. High-power diode-pumped Nd:YAG disk laser / Z. YaoЃCJ. JiangЃCB. Tu et al. // Proceedings of SPIE. - 2005. - Vol. 5627. - P. 112-120.

17. Tang C. Design of Diode Pumped 10 kW High Power Nd: YAG Disc Laser / C. Tang, C. L. Yang, J. Chen // Proceedings of SPIE. - 2003.- Vol. 5120. - P. 509-512.

18. PavelN. Diode Pumped Neodymium-based Thin Disk Lasers / N. Pavel, K. Lьnstedt, K. Petermann et al. // Proceedings of SPIE. - 2007.- Vol. 6785. - P. 04-1 - 04-9.

19. Basu S. Rotary Disk Lasers in the UV, the Visible and the Infrared / S. Basu // Proceedings of SPIE. - 2008.- Vol. 6871. - P. 0N-1 - 0N-18.

20. Basu S. Disk motion - a new control element in highbrightnesssolid state laser design / S. Basu // Optics Express. - 2004. - Vol. 12. - № 14. - P. 3114-3124.

21. Paxton A.H. Rotating-Disk Solid-State Lasers, Thermal Properties / A.H. Paxton, S. M. Massey, J. B. McKay et al. // Proceedings of SPIE. - 2004.- Vol. 5333. - P. 12-17.

22. GalutskiyV.V. Growth of single crystal with a gradient of concentration of impurities by the Czochralski method using additional liquid charging / V.V. Galutskiy, M.I. Vatlina, E.V. Stroganova // Journal of Crystal Growth. - 2009. - Vol. 311. -P. 1190-1194.

23. Строганова Е.В. Квантовая эффективность продольной накачки в градиентных лазерных кристаллах / Е.В. Строганова, В.В. Галуцкий, Н.А. Яковенко и др. // Всероссийская конференция по фотонике и информационной оптике: сборник научных трудов. - 2012. - С. 96-97.

24. Fan T.Y. Optimizing the Efficiency and Stored Energyin Quasi-Three-Level Lasers / T.Y. Fan // IEEE Journal of Quantum Electronics. - 1992.- Vol. 28. - P. 2692-2697.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Таблицы экспериментальных данных по микролазерам и микрочиповым лазерам

Специальные обозначения:

CW - continuouswave, непрерывный режим;

QCW - quasi-continuouswave, квазинепрерывный режим;

DC - dutycycle, коэффициент заполнения квазинепрерывного режима, %;

DP - diodepumping, диодная накачка;

Er-fiber - накачка эрбиевым волоконным лазером;

HR/AR - highreflection/anti-reflection, отражательное/просветляющее покрытие;

дифф. эффект. - дифференциальная эффективность, %;

ОС - обратная связь в резонаторе, чаще всего в виде коэффициента пропускания выходного зеркала;

P_вых - выходная мощность лазерного излучения;

P_нак - мощность системы накачки;

P_пор - пороговая мощность генерации;

T_охл - температура хладагента, K;

T_АЭ- температура активного элемента, K.

Размещено на Allbest.ru