НАУКА и ОБРАЗОВАНИЕ

Файл статьи: SE-BMSTU...o888.pdf (1148.09Кб)

УДК 621.373.826

Россия,  МГТУ им. Н.Э. Баумана Физический институт им. П. Н. Лебедева РАН Московский физико-технический институт НИЯУ МИФИ

Обоснована актуальность применения широкополосных лазерных источников среднего ИК-диапазона. Приведены данные по существующим в настоящее время лазерам на кристаллах халькогенидов, легированных ионами переходных металлов, работающих в непрерывном режиме как с накачкой волоконными лазерами, так и InP лазерным диодом. Отмечено, что существующие непрерывные твердотельные Cr²⁺:CdSe лазеры среднего ИК-диапазона с накачкой волоконными лазерами обладают недостатками, связанными с увеличенными габаритами системы, низкими значениями КПД и выходной мощности. С целью устранения данных недостатков был разработан Cr²⁺:CdSe лазер с накачкой линейкой лазерных диодов. Предложена структурно-функциональная схема экспериментальной установки, которая состоит из Cr²⁺:CdSe лазера и измерителя мощности. Приведено описание основных параметров кристалла Cr²⁺:CdSe, его спектральные характеристики поглощения и люминесценции, а также зависимость времени затухания люминесценции Cr²⁺:CdSe кристалла от температуры. Обоснована необходимость применения охлаждения кристалла с целью увеличения выходной мощности излучения лазера. Приведена спектральная характеристика излучения линейки лазерных диодов, которая соответствует спектру поглощения кристалла Cr²⁺:CdSe. Проведено исследование выходных энергетических характеристик лазера при различной комбинации фокусирующих линз и выходных сферических зеркал, для каждого случая получены значения КПД. На основе данных оптимизации схемы выбрана наилучшая конфигурация (фокусное расстояние линзы 30 мм, радиус кривизны выходного зеркала 100 мм), которая позволила получить значение КПД 10,6 % при выходной мощности 0,251 Вт и пороговой мощности накачки 0,5 Вт.

1. Vodopyanov K.L. Mid-infrared optical parametric generator with extra-wide (3-19- μ m) tunability: applications for spectroscopy of two-dimensional electrons in quantum wells // Journal of the Optical Society of America B. Optical Physics. 1999. Vol. 16, no. 9. P. 1579-1586. DOI: 10.1364/JOSAB.16.001579
2. Губин М . А ., Киреев А . Н ., Козловский В . И ., Коростелин Ю . В ., Лазарев В . А ., Пнев А . Б ., Подмарьков Ю . П ., Тюриков Д . А ., Фролов М . П ., Шелковников А . С . Наблюдение резонансов насыщенной дисперсии метана в двухмодовом Cr2+:ZnSe/CH4- лазере // Квантовая электроника . 2012. Т . 42, № 7. С . 565-566.
3. Губин М . А ., Киреев А . Н ., Козловский В . И ., Коростелин Ю . В ., Пнев А . Б ., Подмарьков Ю . П ., Тюриков Д . А ., Фролов М . П ., Шелестов Д . А ., Шелковников А . С . Перестраиваемый двухмодовый Cr2+:ZnSe- лазер со спектральной плотностью частотных шумов 0,03 Гц / Гц ½ // Квантовая электроника . 2012. Т. 42, № 6. С . 509-513.
4. Акимов В.А., Козловский В.И., Коростелин Ю.В., Ландман А.И., Подмарьков Ю.П., Фролов М.П. Спектральная динамика внутрирезонаторного поглощения в импульсном Cr 2+: ZnSe -лазере // Квантовая электроника. 2005. Т. 35, № 5. С. 425-428.
5. Акимов В.А., Воронов А.А., Козловский В.И., Коростелин Ю.В., Ландман А.И., Подмарьков Ю.П., Фролов М.П. Внутрирезонаторная лазерная спектроскопия с использованием Fe2+:ZnSe-лазера // Квантовая электроника. 2007. Т . 37, № 11. С . 1 071-1075.
6. McKay J., Schepler K.L., Catella G.C. Efficient grating-tuned mid-infrared Cr2+:CdSe laser // Optics Letters. 1999. Vol. 24, no. 22. P. 1575-1577. DOI: 10.1364/OL.24.001575
7. Sorokina I.T. Cr2+-doped II–VI materials for lasers and nonlinear optics // Optical Materials. 2004. Vol. 26, no. 4. P. 395-412. DOI: 10.1016/j.optmat.2003.12.025
8. Page R.H., Schaffers K.I., DeLoach L.D., Wilke G.D., Patel F.D., Tassano Jr. J.B., Payne S.A., Krupke W.F., Chen K.-T., Burger A. Cr2+-doped zinc chalcogenides as efficient, widely tunable mid-infrared lasers // IEEE Journal of Quantum Electronics. 1997. Vol. 33, no. 4. P. 609-619. DOI: 10.1109/3.563390
9. Berry P.A., Schepler K.L. High-power, widely-tunable Cr2+:ZnSe master oscillator power amplifier systems // Optics Express. 2010. Vol. 18. P. 15062-15072. DOI: 10.1364/OE.18.015062
10. Акимов В.А., Козловский В.И., Коростелин Ю.В., Ландман А.И., Подмарьков Ю.П., Скасырский Я.К., Фролов М.П. Эффективная генерация Cr2+:CdSe-лазера в непрерывном режиме // Квантовая электроника. 2007. Т. 37, № 11. С. 991-992.
11. Kozlovsky V.I., Akimov V.A., Frolov M.P., Korostelin Yu.V., Landman A.I., Martovitsky V.P., Mislavskii V.V., Podmar’kov Yu.P., Skasyrsky Ya.K., Voronov A.A. Room-temperature tunable mid-infrared lasers on transition-metal doped II–VI compound crystals grown from vapor phase // Physica Status Solidi B. Basic Solid State Physics. 2010. Vol . 247, no . 6. P . 1553-1556. DOI: 10.1002/pssb.200983165
12. Козловский В.И., Коростелин Ю.В., Ландман А.И., Подмарьков Ю.П., Скасырский Я.К., Фролов М.П. Непрерывный Cr 2+: CdS -лазер // Квантовая электроника. 2010. Т. 40, № 1. С. 7-10.
13. Moskalev I., Fedorov V., Mirov S. 10-Watt, pure continuous-wave, polycrystalline Cr2+:ZnS laser // Optics Express. 2009. Vol . 1 7, is. 4. P. 2048-2056. DOI:10.1364/OE.17.002048
14. Moskalev I.S., Fedorov V.V., Mirov S.B. InP diode-pumped Cr:ZnS and Cr:ZnSe highly efficient, widely tunable, mid-IR lasers // Proc. SPIE 7578, Solid State Lasers XIX: Technology and Devices, 2010. 75781K. DOI: 10.1117/12.841377
15. Akimov V.A., Frolov M.P., Korostelin Yu.V., Kozlovsky V.I., Landman A.I., Podmar’kov Yu.P., Voronov A.A. Vapour growth of II-VI single crystals doped by transition metals for mid-infrared lasers // Physica Status Solidi (C). 2006. Vol. 3, no. 4. P. 1213-1216. DOI: 10.1002/pssc.200564723
16. Mirov S., Fedorov V., Moskalev I., Mirov M., Martyshkin D. Frontiers of mid-infrared lasers based on transition metal doped II–VI semiconductors // Journal of Luminescence. 2011. Vol. 133. P. 268-275. DOI: 10.1016/j.jlumin.2011.09.040