RU221839U1 - MID-IR RANGE SOLID-STATE LASER TUNABLE BY INTERFERENCE-POLARIZATION FILTER WITH LONGITUDINAL PUMPING BY FIBER LASER - Google Patents
MID-IR RANGE SOLID-STATE LASER TUNABLE BY INTERFERENCE-POLARIZATION FILTER WITH LONGITUDINAL PUMPING BY FIBER LASER Download PDFInfo
- Publication number
- RU221839U1 RU221839U1 RU2022115475U RU2022115475U RU221839U1 RU 221839 U1 RU221839 U1 RU 221839U1 RU 2022115475 U RU2022115475 U RU 2022115475U RU 2022115475 U RU2022115475 U RU 2022115475U RU 221839 U1 RU221839 U1 RU 221839U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- solid
- laser
- fiber
- resonator
- mid
- Prior art date
Links
- 238000005086 pumping Methods 0.000 title claims abstract description 8
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 26
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 17
- 238000004476 mid-IR spectroscopy Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 7
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 7
- UHYPYGJEEGLRJD-UHFFFAOYSA-N cadmium(2+);selenium(2-) Chemical compound [Se-2].[Cd+2] UHYPYGJEEGLRJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 4
- 150000004770 chalcogenides Chemical class 0.000 claims abstract description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 3
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims abstract description 3
- SBIBMFFZSBJNJF-UHFFFAOYSA-N selenium;zinc Chemical compound [Se]=[Zn] SBIBMFFZSBJNJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 abstract description 3
- 238000012014 optical coherence tomography Methods 0.000 abstract description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 1
Abstract
Полезная модель относится к лазерной технике, а именно к перестраиваемому лазеру среднего инфракрасного (ИК) диапазона с продольной накачкой твердотельного активного элемента волоконным лазером. Такие твердотельные лазеры могут быть использованы для спектроскопии в среднем ИК-диапазоне, для создания систем оптоакустической визуализации, оптической когерентной томографии и хирургических систем. Технический результат, на достижение которого направлена предлагаемая полезная модель, заключается в том, что при перестройке длины волны излучения не происходит изменения направления распространения излучения разных частот. Указанный технический результат достигается тем, что перестраиваемый твердотельный лазер среднего ИК-диапазона с продольной накачкой состоит из источника накачки; резонатора, состоящего из глухого сферического зеркала, фокусирующей линзы, интерференционно-поляризационного фильтра и плоского выходного плоского зеркала; и твердотельного активного элемента, установленного вдоль оптической оси резонатора. В качестве источника накачки использован волоконный лазер с возможностью передачи своего излучения в резонатор через фокусирующую волоконно-оптическую систему; в качестве фокусирующей волоконно-оптической системы использована последовательная цепь из волоконного световода, коллиматора и фокусирующей линзы. В качестве твердотельного активного элемента резонатора использованы кристаллы халькогенидов, легированных ионами Cr2+, в частности кристалл Cr2+:ZnSe, или другие соединения: Cr2+ZnS, Cr2+:CdSe, Cr2+:Cd0,55Mn0,45Te, Cr2+:CdS. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. The utility model relates to laser technology, namely to a tunable mid-infrared (IR) laser with longitudinal pumping of a solid-state active element by a fiber laser. Such solid-state lasers can be used for mid-infrared spectroscopy, optoacoustic imaging systems, optical coherence tomography and surgical systems. The technical result that the proposed utility model is aimed at achieving is that when the radiation wavelength is adjusted, the direction of propagation of radiation of different frequencies does not change. This technical result is achieved by the fact that a tunable solid-state mid-IR laser with longitudinal pumping consists of a pump source; a resonator consisting of a solid spherical mirror, a focusing lens, an interference-polarization filter and a flat output plane mirror; and a solid-state active element installed along the optical axis of the resonator. A fiber laser with the ability to transmit its radiation into the resonator through a focusing fiber-optic system was used as a pump source; A sequential chain of a fiber light guide, a collimator and a focusing lens is used as a focusing fiber-optic system. Chalcogenide crystals doped with Cr 2+ ions, in particular a Cr 2+ :ZnSe crystal, or other compounds: Cr 2+ ZnS, Cr 2+ :CdSe, Cr 2+ :Cd 0.55 Mn 0 were used as a solid-state active element of the resonator .45 Te, Cr 2+ :CdS. 1 salary f-ly, 1 ill.
Description
Полезная модель относится к лазерной технике, а именно к перестраиваемому лазеру среднего инфракрасного (ИК) диапазона с продольной накачкой твердотельного активного элемента волоконным лазером. Такие твердотельные лазеры могут быть использованы для спектроскопии в среднем ИК-диапазоне, для создания систем оптоакустической визуализации, оптической когерентной томографии и хирургических систем.The utility model relates to laser technology, namely to a tunable mid-infrared (IR) laser with longitudinal pumping of a solid-state active element by a fiber laser. Such solid-state lasers can be used for mid-infrared spectroscopy, optoacoustic imaging systems, optical coherence tomography and surgical systems.
Уровень техникиState of the art
Известны лазерные источники излучения в среднем ИК-диапазоне - лазеры с накачкой активного элемента волоконными лазерами, работающие в непрерывном и импульсном режимах. При этом обычно перестройка длины волны таких систем осуществляется за счет использования дисперсионных призм и дифракционных решеток. В результате выходное излучение лазера на разных длинах волн выходит под разными углами из резонатора, что затрудняет дальнейшее использования этого излучения, в частности, ввод его в волокно.Known laser sources of radiation in the mid-IR range are lasers with pumping of the active element by fiber lasers, operating in continuous and pulsed modes. In this case, the wavelength of such systems is usually adjusted through the use of dispersion prisms and diffraction gratings. As a result, laser output radiation at different wavelengths exits the resonator at different angles, which complicates the further use of this radiation, in particular, its input into the fiber.
Известно множество устройств, предназначенных для получения лазерной генерации в среднем ИК-диапазоне спектра. Наиболее близким аналогом (прототипом) предлагаемого устройства можно признать перестраиваемый твердотельный лазер среднего ИК-диапазона с продольной накачкой диодной линейкой, описанный в авторской публикации Toney Т. Fernandez, Mikhail К. Tarabrin, Yuchen Wang, Vladimir A. Lazarev, Stanislav O. Leonov, Valeriy E. Karasik, Yurii V. Korostelin, Mikhail P. Frolov, Yurii P. Podmarkov, Yan K. Skasyrsky, Vladimir I. Kozlovsky, Cesare Svelto, Pasquale Maddaloni, Nicola Coluccelli, Paolo Laporta, and Gianluca Galzerano, "Thermo-optical and lasing characteristics of Cr2+-doped CdSe single crystal as tunable coherent source in the mid-infrared," Optical Materials Express, 7, 3815-3825, 2017, дата публикации 01.11.2017 Интернет-адрес: https://opg.optica.org/ome/fulltext.cfm?uri=ome-7-11-3815&id=374975), который является твердотельным лазером среднего ИК-диапазона с продольной накачкой волоконным лазером и состоит из источника накачки; резонатора, состоящего из глухого плоского зеркала, промежуточного сферического зеркала, дифракционной решетки, установленной в конфигурации Литтроу; и твердотельного активного элемента, установленного вдоль оптической оси резонатора; в качестве источника накачки использован волоконный лазер с возможностью передачи своего излучения в резонатор через фокусирующую волоконно-оптическую систему. В качестве фокусирующей волоконно-оптической системы использована последовательная цепь из волоконного световода, коллиматора и фокусирующей линзы. С помощью дифракционной решетки, установленной в конфигурации Литтроу, получена перестройка Cr:CdSe лазера в диапазоне длин волн излучения от 2,24 до 2,8 мкм и выходной мощностью излучения до 550 мВт.There are many known devices designed to produce laser lasing in the mid-IR spectral range. The closest analogue (prototype) of the proposed device can be considered a tunable solid-state laser in the mid-IR range with longitudinal pumping by a diode array, described in the author's publication by Toney T. Fernandez, Mikhail K. Tarabrin, Yuchen Wang, Vladimir A. Lazarev, Stanislav O. Leonov, Valeriy E. Karasik, Yurii V. Korostelin, Mikhail P. Frolov, Yurii P. Podmarkov, Yan K. Skasyrsky, Vladimir I. Kozlovsky, Cesare Svelto, Pasquale Maddaloni, Nicola Coluccelli, Paolo Laporta, and Gianluca Galzerano, "Thermo-optical and lasing characteristics of Cr2+-doped CdSe single crystal as tunable coherent source in the mid-infrared," Optical Materials Express, 7, 3815-3825, 2017, publication date 11/01/2017 Internet address: https://opg.optica. org/ome/fulltext.cfm?uri=ome-7-11-3815&id=374975), which is a solid-state mid-infrared laser longitudinally pumped by a fiber laser and consists of a pump source; a resonator consisting of a solid flat mirror, an intermediate spherical mirror, a diffraction grating installed in a Littrow configuration; and a solid-state active element installed along the optical axis of the resonator; A fiber laser with the ability to transmit its radiation into the resonator through a focusing fiber-optic system is used as a pump source. A sequential chain consisting of a fiber light guide, a collimator and a focusing lens is used as a focusing fiber-optic system. Using a diffraction grating installed in the Littrow configuration, a Cr:CdSe laser was tuned in the radiation wavelength range from 2.24 to 2.8 μm and an output power of up to 550 mW.
Однако в прототипе из-за выбранного метода перестройки излучение на разных длинах волн выходит из резонатора под разными углами, что делает невозможным ввод выходного излучения в волокно для передачи, например, к месту применения при проведении хирургической манипуляции.However, in the prototype, due to the chosen tuning method, radiation at different wavelengths exits the resonator at different angles, which makes it impossible to enter the output radiation into the fiber for transmission, for example, to the site of application during surgical manipulation.
Раскрытие полезной моделиDisclosure of utility model
Технический результат, на достижение которого направлена предлагаемая полезная модель, заключается в обеспечении такого же уровня ширины перестройки длины волны излучения при сохранении неизменным направления распространения излучения разных длин волн.The technical result that the proposed utility model is aimed at achieving is to ensure the same level of tuning width of the radiation wavelength while maintaining the direction of propagation of radiation of different wavelengths unchanged.
Указанный технический результат достигается тем, что перестраиваемый твердотельный лазер среднего ИК-диапазона с продольной накачкой состоит из источника накачки; резонатора, состоящего из глухого сферического зеркала, фокусирующей линзы, интерференционно-поляризационного фильтра и плоского выходного плоского зеркала; и твердотельного активного элемента, установленного вдоль оптической оси резонатора. В качестве источника накачки использован волоконный лазер с возможностью передачи своего излучения в резонатор через фокусирующую волоконно-оптическую систему. В качестве фокусирующей волоконно-оптической системы использована последовательная цепь из волоконного световода, коллиматора и фокусирующей линзы. В качестве твердотельного активного элемента резонатора использованы кристаллы халькогенидов, легированных ионами Сг2+, в частности кристалл Cr2+:CdSe, или другие соединения: Cr2+:ZnS, Cr2+:ZnSe, Cr2+:Cd0,55Mn0,45Te, Cr2+:CdS. Благодаря использованию интерференционно-поляризационного фильтра, установленного под углом Брюстера, возможно осуществлять перестройку длины волны вращением элемента в плоскости перпендикулярной оптической оси резонатора, что позволяет сохранить направление распространения излучения разных длин волн.This technical result is achieved by the fact that a tunable solid-state mid-IR laser with longitudinal pumping consists of a pump source; a resonator consisting of a solid spherical mirror, a focusing lens, an interference-polarization filter and a flat output plane mirror; and a solid-state active element installed along the optical axis of the resonator. A fiber laser with the ability to transmit its radiation into the resonator through a focusing fiber-optic system was used as a pump source. A sequential chain consisting of a fiber light guide, a collimator and a focusing lens is used as a focusing fiber-optic system. Chalcogenide crystals doped with Cr 2+ ions, in particular a Cr 2+ :CdSe crystal, or other compounds: Cr 2+ :ZnS, Cr 2+ :ZnSe, Cr 2+ :Cd 0.55 Mn were used as a solid-state active element of the resonator 0.45 Te, Cr 2+ :CdS. Thanks to the use of an interference-polarizing filter installed at the Brewster angle, it is possible to adjust the wavelength by rotating the element in a plane perpendicular to the optical axis of the resonator, which allows maintaining the direction of propagation of radiation of different wavelengths.
Перечень фигурList of figures
На фиг.1 изображена структура взаимосвязей элементов устройства предлагаемого твердотельного лазера среднего ИК-диапазона.Figure 1 shows the structure of the interconnections of the elements of the device of the proposed solid-state laser in the mid-IR range.
Осуществление полезной моделиImplementation of a utility model
На фиг. 1 изображены: 1 - источник накачки в виде волоконного лазера с коллиматором, 2 - фокусирующий элемент, 3 - глухое сферическое зеркало, 4 - твердотельный активный элемент, 5 - линза, 6 - интерференционно-поляризационный фильтр, 7 - выходное плоское зеркало.In fig. 1 shows: 1 - pump source in the form of a fiber laser with a collimator, 2 - focusing element, 3 - blind spherical mirror, 4 - solid-state active element, 5 - lens, 6 - interference-polarizing filter, 7 - output flat mirror.
Предлагаемое устройство работает следующим образом. Излучение от источника накачки 1 - волоконного лазера, проходя через волокно, попадает в коллиматор, фокусируется на твердотельном активном элементе 4 с помощью фокусирующего элемента 2 через сферическое плоское зеркало 3, далее излучение генерации проходит через линзу 5, проходит через интерференционно-поляризационный фильтр 6 и после прохождения выходного зеркала 7 формирует выходное излучение твердотельного лазера. Перестройка длины волны выходного лазерного излучения осуществляется с помощью вращения интерференционно-поляризационного фильтра 6 в плоскости перпендикулярной оптической оси резонатора. Благодаря особенности работы фильтра при осуществлении перестройки длины волны не происходит изменения распространения выходного излучения лазера на различных длинах волн, что делает возможным ввод этого излучения в волокно для передачи его, например, в область проведения медицинских манипуляций.The proposed device works as follows. Radiation from the pump source 1 - fiber laser, passing through the fiber, enters the collimator, is focused on the solid-state active element 4 using the focusing element 2 through a spherical flat mirror 3, then the lasing radiation passes through the lens 5, passes through the interference-polarization filter 6 and after passing through the output mirror 7, it forms the output radiation of the solid-state laser. The wavelength of the output laser radiation is adjusted by rotating the interference-polarizing filter 6 in a plane perpendicular to the optical axis of the resonator. Due to the peculiarity of the filter's operation, when tuning the wavelength, there is no change in the propagation of the output laser radiation at different wavelengths, which makes it possible to enter this radiation into the fiber to transmit it, for example, to the area of medical procedures.
В результате авторских экспериментальных исследований установлено, что при использовании интерференционно-поляризационного фильтра вместо дифракционной решетки получается провести перестройку длины волны излучения в диапазоне от 2,1 до 3,1 мкм с помощью одного элемента, что превосходит параметры прототипной лазерной системы, и при этом выходного излучение разных длин волн распространяется после выходного зеркала в одном направлении.As a result of the author's experimental studies, it was established that when using an interference polarization filter instead of a diffraction grating, it is possible to adjust the radiation wavelength in the range from 2.1 to 3.1 microns using one element, which exceeds the parameters of the prototype laser system, and at the same time the output Radiation of different wavelengths propagates after the output mirror in one direction.
Таким образом, предлагаемое лазерное устройство может быть использовано в качестве источника лазерного излучения с возможностью широкой перестройкой длины волны с неизменным направлением распространения излучения разных длин волн для спектроскопии в среднем ИК-диапазоне, для создания систем оптоакустической визуализации, оптической когерентной томографии и хирургических систем и др.Thus, the proposed laser device can be used as a source of laser radiation with the possibility of wide tuning of the wavelength with a constant direction of propagation of radiation of different wavelengths for spectroscopy in the mid-IR range, for the creation of optoacoustic imaging systems, optical coherence tomography and surgical systems, etc. .
Claims (2)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU221839U1 true RU221839U1 (en) | 2023-11-27 |
Family
ID=
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7606274B2 (en) * | 2001-09-20 | 2009-10-20 | The Uab Research Foundation | Mid-IR instrument for analyzing a gaseous sample and method for using the same |
RU164950U1 (en) * | 2016-03-09 | 2016-09-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) | TUNABLE SOLID SOLID LASER OF MIDDLE IR RANGE WITH LONGITUDINAL PUMPING DIODE RANGE |
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7606274B2 (en) * | 2001-09-20 | 2009-10-20 | The Uab Research Foundation | Mid-IR instrument for analyzing a gaseous sample and method for using the same |
RU164950U1 (en) * | 2016-03-09 | 2016-09-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) | TUNABLE SOLID SOLID LASER OF MIDDLE IR RANGE WITH LONGITUDINAL PUMPING DIODE RANGE |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
Fernandez T. T. et al. Thermo-optical and lasing characteristics of Cr 2+-doped CdSe single crystal as tunable coherent source in the mid-infrared //Optical Materials Express. - 2017. - Т. 7. - N. 11. - С. 3815-3825. * |
Tarabrin M. K. et al. Broadband tunable mid-IR Cr2+: CdSe lasers for medical applications //Saratov Fall Meeting 2017: Laser Physics and Photonics XVIII; and Computational Biophysics and Analysis of Biomedical Data IV. - SPIE, 2018. - Т. 10717. - С. 32-36. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6063432B2 (en) | System and method for providing a tunable optical parametric oscillator laser system providing dual frequency output for nonlinear vibrational spectroscopy and microscopy | |
US7804863B2 (en) | Laser system | |
JP3909867B2 (en) | Laser equipment | |
US6710914B2 (en) | Tunable light source employing optical parametric oscillation near degeneracy | |
US7400660B2 (en) | Terahertz wave generation system | |
US9722391B2 (en) | Laser system | |
Doroshenko et al. | Fe: ZnSe laser-comparison of active materials grown by two different methods | |
JP2018045229A (en) | Light source device, and information acquisition device using the same | |
RU221839U1 (en) | MID-IR RANGE SOLID-STATE LASER TUNABLE BY INTERFERENCE-POLARIZATION FILTER WITH LONGITUDINAL PUMPING BY FIBER LASER | |
RU2710002C1 (en) | Compact device with lasers with multiple longitudinal modes, stabilized high-quality micro-resonators with generation of optical frequency combs | |
Doroshenko et al. | Bulk Fe: ZnSe laser gain-switched by the Q-switched Er: YAG laser | |
CN114175422A (en) | Laser device and laser generation method | |
Lin et al. | Broadband high-resolution scanning of soliton micro-combs | |
Heuermann et al. | High-power broadband mid-IR difference-frequency generation driven by a Tm-doped fiber laser | |
JP4882386B2 (en) | Light source device | |
RU164950U1 (en) | TUNABLE SOLID SOLID LASER OF MIDDLE IR RANGE WITH LONGITUDINAL PUMPING DIODE RANGE | |
US20140348200A1 (en) | Middle-infrared volumetric bragg grating based on alkali halide color center crystals | |
RU2758640C1 (en) | Single-fiber narrow-band laser | |
Tiess et al. | Dual-Wavelength fiber laser based on a theta ring cavity and an FBG array with tailored tuning range for THz generation | |
US11276979B2 (en) | Fiber-based continuous optical beat laser source to generate terahertz waves using lithium niobate crystal embedded in the fiber | |
US20240106181A1 (en) | Laser system and method for generating laser pulses | |
RU192951U1 (en) | HIGH-BRIGHTNESS SOLID LASER WITH CONTROLLED SPECTRAL PROPERTIES | |
Dash et al. | Linewidth control of cascaded Raman fiber lasers and visible conversion | |
Ning et al. | A Continuously Tunable Ultrafast Doubly-Resonant Optical Parametric Oscillator | |
Hu et al. | A mid-infrared mode-locked fiber laser for frequency combs |