EA003953B1 - Способ генерации лазерного излучения на вынужденном комбинационном рассеянии - Google Patents

Способ генерации лазерного излучения на вынужденном комбинационном рассеянии Download PDF

Info

Publication number
EA003953B1
EA003953B1 EA200200153A EA200200153A EA003953B1 EA 003953 B1 EA003953 B1 EA 003953B1 EA 200200153 A EA200200153 A EA 200200153A EA 200200153 A EA200200153 A EA 200200153A EA 003953 B1 EA003953 B1 EA 003953B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
radiation
active medium
laser
generation
laser radiation
Prior art date
Application number
EA200200153A
Other languages
English (en)
Other versions
EA200200153A1 (ru
Inventor
Александр Степанович Грабчиков
Александр Анатольевич Демидович
Андрей Николаевич Кузьмин
Виктор Александрович Лисинецкий
Валентин Антонович Орлович
Геннадий Иванович Рябцев
Original Assignee
Государственное Научное Учреждение "Институт Физики Им. Б.И.Степанова Национальной Академии Наук Беларуси"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное Научное Учреждение "Институт Физики Им. Б.И.Степанова Национальной Академии Наук Беларуси" filed Critical Государственное Научное Учреждение "Институт Физики Им. Б.И.Степанова Национальной Академии Наук Беларуси"
Publication of EA200200153A1 publication Critical patent/EA200200153A1/ru
Publication of EA003953B1 publication Critical patent/EA003953B1/ru

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/106Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling devices placed within the cavity
    • H01S3/108Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling devices placed within the cavity using non-linear optical devices, e.g. exhibiting Brillouin or Raman scattering
    • H01S3/1086Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling devices placed within the cavity using non-linear optical devices, e.g. exhibiting Brillouin or Raman scattering using scattering effects, e.g. Raman or Brillouin effect
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/14Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range characterised by the material used as the active medium
    • H01S3/16Solid materials
    • H01S3/163Solid materials characterised by a crystal matrix
    • H01S3/1675Solid materials characterised by a crystal matrix titanate, germanate, molybdate, tungstate

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Lasers (AREA)
  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области лазерной техники, в частности к способам генерации излучения на основе вынужденного комбинационного рассеяния (ВКР), и может быть использовано для одновременной генерации набора частот или отдельной линии в различных областях спектра, в том числе в диапазоне, безопасном для человеческого глаза, в лазерной дальнометрии, телекоммуникации, экологии, нелинейной оптике, спектроскопии и т.д. Задача получения эффективной генерации на ВКР при самопреобразовании частоты, включающей возбуждение активной среды, лазерную генерацию излучения на рабочем переходе активной среды в режиме модуляции добротности резонатора и преобразование этого излучения в излучение компонент вынужденного комбинационного рассеяния в той же активной среде, решается таким образом, что активную среду возбуждают лазерным излучением.

Description

Изобретение относится к области лазерной техники, в частности к способам генерации излучения на основе вынужденного комбинационного рассеяния (ВКР), и может быть использовано для одновременной генерации набора частот или отдельной линии в различных областях спектра, в том числе в диапазоне, безопасном для человеческого глаза, в лазерной дальнометрии, телекоммуникации, экологии, нелинейной оптике, спектроскопии и т.д.
Уровень техники
ВКР является широко распространенным методом преобразования частоты лазерного излучения в новые спектральные диапазоны. В настоящее время с помощью ВКР-генерации перекрыт лазерным излучением спектральный диапазон от УФ до ИК области. Проблема повышения эффективности преобразования электрической мощности в мощность светового излучения в нужном спектральном интервале становится наиболее актуальной. В этой связи перспективным является подход, основанный на ВКР в лазерном резонаторе, дающий возможность прямого использования высокой внутрирезонаторной интенсивности для ВКР-генерации. Его частным случаем является ВКР на основе самопреобразования, заключающееся в том, что процессы лазерной генерации и ВКР происходят в одной и той же среде, что также способствует повышению эффективности.
Известен способ генерации на ВКР [1], включающий лазерную генерацию излучения на рабочем переходе активной среды в режиме активной модуляции добротности с последующим преобразованием длины волны на ВКР в дополнительном нелинейном кристалле, помещенном внутрь лазерного резонатора. При этом возбуждение лазерной активной среды осуществляется излучением полупроводникового лазера. Использование двух различных активных сред усложняет и повышает стоимость технологии.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ генерации излучения на ВКР с самопреобразованием [2], включающий возбуждение активной среды, лазерную генерацию излучения на длине волны рабочего перехода активной среды в режиме модуляции добротности резонатора и ВКР-самопреобразование этого излучения в той же активной среде. При этом возбуждение активной среды производится излучением импульсных ламп. Использование такого типа накачки отличается невысокой эффективностью, так как ее энергия излучения распределена в спектральном интервале, существенно превышающем спектральную ширину полосы поглощения активной среды, что приводит к высоким тепловым потерям и необходимости их компенсации путем водяного охлаждения. КПД при этом составляет 0,17%.
Известна возможность генерации когерентного излучения с перестраиваемой длиной волны, основанная на использовании нелинейно-оптического преобразования перестраиваемого лазерного излучения, в частности на основе ВКР [3].
Известны так называемые микрочиплазеры, характерные особо малой длиной - порядка единиц миллиметров - активной среды [4]. Такие лазеры содержат источник накачки и активную среду, находящуюся в резонаторе, образованном входным и выходным зеркалами, выполненными в непосредственном контакте с активным элементом. Источником накачки может быть лазер. Длина резонатора выбирается такой, чтобы ширина полосы усиления активного элемента была меньше, чем расстояние между модами резонатора. Такое соотношение обеспечивает генерацию только одной продольной моды, частота которой попадает в полосу усиления лазера.
Сущность изобретения
Задачей настоящего изобретения является получение эффективной генерации на ВКР при самопреобразовании частоты. При этом под эффективностью генерации на ВКР при самопреобразовании частоты понимается отношение мощности ВКР излучения к мощности излучения внешнего лазера накачки.
Дополнительной задачей настоящего изобретения является обеспечение возможности получения сверхкоротких импульсов выходного излучения.
Еще одной дополнительной задачей является обеспечение возможности получения выходного излучения как на отдельных частотах, так и получения нескольких частот выходного излучения одновременно или с возможностью перестройки их по частотному диапазону.
Еще одной дополнительной задачей является повышение эффективности преобразования электрической энергии в энергию ВКР излучения.
Следующей задачей данного изобретения является создание эффективных и экономичных устройств для реализации заявленного способа.
Еще одной задачей изобретения является реализация заявленного способа в микрочиплазере.
Первая из поставленных задач по генерации излучения на вынужденном комбинационном рассеянии, включающем возбуждение активной среды, лазерную генерацию излучения на рабочем переходе активной среды и преобразование этого излучения в излучение компонент ВКР в той же активной среде, решается тем, что активную среду возбуждают лазерным излучением.
Лазерную генерацию излучения на рабочем переходе активной среды («промежуточное» лазерное излучение) осуществляют либо в непрерывном режиме, либо в режиме модуляции добротности резонатора.
Вторую из указанных задач решают в заявляемом способе тем, что генерацию «промежуточного» лазерного излучения осуществляют в режиме синхронизации мод в виде импульсов излучения фемто-, пикосекундной длительности и преобразуют лазерные импульсы в импульсы ВКР излучения.
Следующую задачу решают за счет того, что генерацию «промежуточного» лазерного излучения осуществляют в широком спектральном диапазоне. При этом, непрерывно изменяя частоту излучения лазерной генерации в указанном спектральном диапазоне, его преобразуют в компоненты ВКР с соответствующим изменением их частоты. Кроме того, генерацию «промежуточного» лазерного излучения можно осуществлять одновременно более чем на одной частоте и преобразовывать указанное лазерное излучение на частотах, для которых интенсивность превышает порог ВКР генерации, в компоненты ВКР одновременно.
Для возбуждения активной среды можно использовать как импульсное, так и непрерывное излучение. Это может быть сильнорасходящееся излучение, например излучение диодного лазера. Длину волны этого излучения выбирают в полосе поглощения активной среды.
В одной из конкретных реализаций способа мощность излучения возбуждения выбирают 1 Вт и менее, генерацию «промежуточного» лазерного излучения осуществляют на длине волны 1,06±0,01 мкм, преобразуют в компоненты ВКР и выделяют первую компоненту ВКР с длиной волны 1,18±0,01 мкм, вторую компоненту ВКР с длиной волны 1,32±0,01 мкм или третью компоненту ВКР с длиной волны 1,50±0,01 мкм либо группу компонент ВКР, состоящую не менее чем из одной стоксовой и одной антистоксовой компонент.
В другой реализации способа генерацию «промежуточного» лазерного излучения осуществляют с длиной волны 1,35±0,01 мкм и преобразуют в первую компоненту ВКР с длиной волны 1,54±0,01 мкм.
Четвертую из указанных задач решают тем, что для возбуждения используют диодный лазер, имеющий высокую эффективность преобразования электрической энергии в световую.
Эффективным и экономичным лазер с преобразованием длины волны излучения на ВКР, содержащий источник возбуждения и резонатор, образованный входным и выходным зеркалами, между которыми размещены активный элемент, выполненный из материала, преобразующего генерируемое на рабочем переходе излучение в компоненты ВКР, становится за счет того, что источник возбуждения представляет собой лазер.
Активный элемент такого лазера может быть кристаллическим.
Дополнительно лазер может содержать модулятор добротности.
Возбуждающий лазер может иметь сильнорасходящиийся луч и быть, например, диодным лазером.
Дополнительно заявляемый лазер снабжают фокусирующей оптической системой, размещенной между возбуждающим лазером и активной средой. Входное зеркало может быть выполнено плоским и размещено непосредственно на входном торце активного элемента, выходное зеркало - либо сферическим, либо плоским, а модулятор добротности размещен между выходным торцом активного элемента и выходным зеркалом.
Модулятор добротности может быть выполнен как активным, так и пассивным.
Желательно, чтобы входное зеркало было выполнено с максимальным пропусканием на длине волны возбуждения, выходной торец активного элемента был выполнен просветленным на длинах волн «промежуточного» лазерного излучения и излучения выбранной компоненты ВКР, а выходное зеркало было выполнено с максимальным коэффициентом отражения на длине волны «промежуточного» лазерного излучения и с оптимальным коэффициентом отражения на длине волны излучения выбранной компоненты ВКР. Модулятор добротности затвор (при наличии) может быть выполнен с оптимальным начальным пропусканием на длине волны «промежуточного» лазерного излучения.
В одной из реализаций заявленного лазера входное зеркало выполнено с пропусканием на длине волны 0,81±0,01 мкм, равном 95±0,5%, выходной торец кристалла выполнен просветленным на длины волн 1,06±0,01 мкм и 1,18±0,01 мкм, а выходное зеркало выполнено сферическим с радиусом кривизны 50 мм и с коэффициентом отражения на длинах волн 1,06±0,01 мкм и 1,18±0,01 мкм 99,9±0,05% и 99,5±0,05% соответственно. Модулятор добротности выполнен на кристалле УАС:Сг3' с начальным пропусканием на длине волны 1,06±0,01 мкм, равным 90±0,5%.
В другой реализации заявленного лазера входное зеркало выполнено с пропусканием на длине волны 0,81±0,01 мкм, равным 90±0,5%, выходной торец кристалла выполнен просветленным на длины волн 1,06±0,01 мкм, 1,35±0,01 мкм и 1,54±0,01 мкм, а выходное зеркало выполнено сферическим с радиусом кривизны 50 мм и с коэффициентом отражения на длинах волн 1,35±0,01 мкм и 1,54±0,01 мкм 99,9±0,05% и 99,85±0,05% соответственно. Модулятор добротности выполнен на кристалле УАС:У3' с начальным пропусканием на длине волны 1,35±0,01 мкм, равным 96±0,5%.
Для решения второй из поставленных задач в лазере активная среда выполнена широкополосной, а образующие лазерный резонатор элементы являются селектирующими, ограни чивая область генерации узким спектральным диапазоном, с возможностью изменения этой селективности.
Последняя из поставленных задач решается во втором варианте лазера - микрочип-лазере, содержащем источник возбуждения и резонатор, образованный входным и выходным зеркалами, между которыми размещен активный элемент, за счет того, что активный элемент выполнен из материала, преобразующего генерируемое на рабочем переходе излучение («промежуточное» лазерное излучение) в компоненты ВКР. Источник возбуждения может представлять собой лазер.
Решение поставленной задачи обусловленно возможностью использования лазерных пучков возбуждающего излучения с различной расходимостью, в том числе и со значительно превышающей дифракционную. Использование лазерных пучков с разной расходимостью для возбуждения характерно тем, что с возрастанием расходимости пучка длина каустики, в которой плотность мощности излучения максимальна, уменьшается. В настоящем решении независимо от того, происходит ли лазерная генерация в части активной среды (при использовании пучка возбуждающего излучения с большой расходимостью) или во всей среде (при использовании пучка возбуждающего излучения с малой расходимостью), генерируемое лазерное излучение заполняет весь резонатор, в том числе и всю длину активной среды, обеспечивая тем самым возможность ВКР-генерации также на всей длине среды. Кроме того, мощность генерируемого «промежуточного» лазерного излучения может достигать гораздо большего значения, чем мощность возбуждающего лазерного излучения, что также благоприятствует процессу ВКР.
Таким образом, создается возможность эффективного преобразования низкокачественного лазерного излучения (с большой расходимостью) в «промежуточное» лазерное излучение с высоким качеством пучка (малой расходимостью) с последующим также эффективным его ВКР преобразованием.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 показана одна из реализаций лазера.
На фиг. 2 - схема другой реализации лазера.
На фиг. 3 - схема микрочип-лазера.
На фиг. 4 показан спектр генерируемого излучения.
На фиг. 5 представлены зависимости выходных мощностей «промежуточного» лазерного излучения и стоксового излучения от входной мощности возбуждающего излучения.
На фиг. 6 показан спектр генерируемого излучения в другой реализации лазера.
На фиг. 7 показан спектр генерации стоксова излучения в широкой спектральной области.
На фиг. 8 представлены зависимости мощности «промежуточного» лазерного излучения и стоксовой компоненты ВКР от мощности накачки в другой реализации лазера.
Детальное описание изобретения
Заявляемый способ представлен на примере одной из реализаций устройства на фиг. 1.
Заявляемый лазер содержит возбуждающий лазер 1, оптическую систему 2 и активную среду в виде кристаллического активного элемента 3, помещенную в резонатор, образованный зеркалами 4 и 5. Входное зеркало 4 выполнено плоским и размещено непосредственно на переднем торце кристаллического активного элемента 3, выходное зеркало 5 выполнено полусферическим, а модулятор добротности в виде просветляющегося затвора 6 размещен между задним торцом кристаллического активного элемента 3 и выходным зеркалом 5.
В другом варианте реализации настоящего изобретения выходное зеркало 5 выполнено плоским (фиг. 2).
Заявляемый способ реализуется следующим образом. Излучение возбуждающего лазера 1 фокусируют оптической системой 2 на активный элемент 3, помещенный в резонатор, образованный зеркалами 4 и 5. Желательно, чтобы входное зеркало 4 было выполнено с максимальным пропусканием на длине волны накачки, выходной торец активного элемента 3 выполнен просветленным на длинах волн «промежуточного» лазерного излучения и излучения выбранной и всех промежуточных компонент ВКР, а выходное зеркало 5 выполнено с максимальным коэффициентом отражения на длине волны «промежуточного» лазерного излучения и с оптимальным коэффициентом отражения на длине волны излучения выбранной и всех промежуточных компонент ВКР. В данном случае способ осуществляют в режиме модуляции добротности активной среды и просветляющийся затвор 6 выполнен с оптимальным начальным пропусканием на длине волны «промежуточного» лазерного излучения. Генерируемое «промежуточное» лазерное излучение преобразуется посредством ВКР в этой же среде 3 в набор ВКР компонент (стоксовых и антистоксовых), которые выводятся через частично отражающее на этих длинах волн зеркало 5. Измеряют спектр выходного излучения монохроматором 7, соединенным с ПЗС линейкой 8, мощность излучения - измерителем мощности 9, частоту следования и форму импульсов - фотоприемником и осциллографом 10. Отдельные длины волн выходного излучения выделяют спектральными фильтрами 11. Выходное излучение разделяется на несколько частей зеркалами 12.
Спектр, представленный на фиг. 4, наглядно иллюстрирует наличие в выходном излучении стоксовой и антистоксовой компонент ВКР.
Может быть представлен другой вариант реализации заявленного способа на основе использования лазеров с широкой полосой усиления. При этом образующие лазерный резонатор элементы создают селектирующие потери, ограничивая длину волны «промежуточного» лазерного излучения узким спектральным интервалом, и указанную длину волны «промежуточного» лазерного излучения можно плавно перестраивать в пределах контура усиления изменением селектирующих потерь. При этом также плавно меняются и длины волн одновременно генерируемых стоксовых компонент.
Если селектирующие элементы обеспечивают генерацию «промежуточного» лазерного излучения на нескольких длинах волн, то излучение на этих длинах волн одновременно в этом же кристалле преобразуется в соответствующее ВКР-излучение.
Кроме возможности получения перестраиваемой генерации широкая полоса усиления позволяет также реализовывать режим лазерной генерации с синхронизацией мод, обеспечивающий генерацию сверхкоротких (пикофемтосекундных) импульсов.
Синхронизация мод [5] представляет собой полностью упорядоченный режим работы лазера, который реализуется, когда набору продольных мод свойственны определенные фазовые и амплитудные соотношения между модами. В таком случае выходное излучение будет представлять собой регулярную функцию времени регулярный цуг импульсов лазера с синхронизацией мод. В нашем случае цуг импульсов лазерной генерации преобразуется за счет ВКР в той же активной среде в цуг импульсов ВКР излучения.
Лазер в микрочип-реализации (фиг. 3) [6] содержит источник возбуждения 1, оптическую систему 2 и резонатор, образованный входным 4 и выходным 5 зеркалами, между которыми размещен активный элемент 3. Активный элемент 3 выполнен из материала, преобразующего «промежуточное» лазерное излучение в компоненты ВКР. Источник 1 возбуждения может представлять собой лазер. В данном примере имеется затвор 6. Входное зеркало 4 размещено вплотную к активному элементу 3, оно может быть нанесено непосредственно на его входной торец. В непосредственном контакте с выходным торцом активного элемента 3 находится затвор 6 с нанесенным на его выходном торце выходным зеркалом 5. Длина резонатора выбирается такой, чтобы ширина полосы усиления активного элемента была меньше, чем расстояние между модами резонатора. Такое соотношение обеспечивает генерацию излучения только одной продольной моды, частота которой попадает в полосу усиления лазера. Энергия указан ной моды генерируемого лазерного излучения оказывается достаточно высока, чтобы в активном элементе 3 произошло ВКР преобразование.
В любом варианте реализации заявляемого способа и в любом варианте устройства возбуждение лазерной генерации в активной среде производится лазерным излучением с длиной волны, попадающей в полосу поглощения активной среды. Это уменьшает тепловые потери и увеличивает эффективность преобразования мощности возбуждающего излучения в мощность лазерной генерации. Уменьшение тепловых потерь избавляет от необходимости использования водяного охлаждения.
Примеры реализации изобретения
Предлагаемый способ реализован на конкретной схеме, в которой в качестве активной среды использован кристалл 1<С\У:Ш3' длиной 10 мм и диаметром 4 мм, вырезанный вдоль кристаллографической оси Ь, возбуждаемый сильнорасходящимся, с высокой степенью астигматизма (12х40°) излучением диодного лазера Ро1ато1б РОЬ-4100 с длиной волны 0,81 мкм и мощностью 1 Вт. Лазерная генерация осуществлялась на длине волны 1,067 мкм, с последующим преобразованием в стоксову (1,181 мкм) и антистоксову (0,973 мкм) компоненты. Оптическая система состояла из коллиматора с апертурой, равной 0,5, двух 4,5х цилиндрических линз, компенсирующих астигматизм, и сферической линзы с фокусным расстоянием 10 мм и фокусировала пучок накачки в круглое пятно диаметром 100 мкм.
Резонатор был образован плоским и сферическим зеркалами. Плоское зеркало было нанесено на торец кристалла и имело пропускание на длине волны 0,81 мкм, равное 95%, и отражения на длинах волн 1,067 и 1,181 мкм, равные 99,9 и 99,5% соответственно. Другой торец кристалла был просветлен на длинах волн 1,067 и 1,181 мкм. Сферическое зеркало имело радиус кривизны, равный 50 мм, и коэффициент отражения на длинах волн 1,067 и 1,181 мкм 99,9 и 99,5% соответственно. Затвор был выполнен на кристалле УАС:Сг4+ и имел начальное пропускание на длине волны 1,067 мкм, равное 90%. Порог генерации стоксового излучения в данной схеме совпадал с порогом генерации лазерного излучения и составлял не более 12 МВт/см2.
Из зависимости, представленной на фиг. 5, видно, что максимально достигнутая средняя мощность стоксового излучения - 8,9 мВт, что составляет 1,3% от входной мощности возбуждения.
Таким образом, в данной реализации заявляемый способ позволяет снизить на порядок порог генерации на основе ВКР и увеличить КПД преобразования в 8 раз по сравнению с [2], причем возможно дальнейшее повышение КПД путем оптимизации параметров резонатора.
Еще одна реализация предлагаемого способа осуществлялась на конкретной схеме, в которой в качестве активной среды использован кристалл Κθν:Νά3+ длиной 10 мм и диаметром 4 мм, вырезанный вдоль кристаллографической оси Ь, возбуждаемый сильнорасходящимся, с высокой степенью астигматизма излучением диодного лазера с длиной волны 0,81 мкм и мощностью 2 Вт. «Промежуточная» лазерная генерация осуществлялась на длине волны 1,351 мкм, с последующим преобразованием в стоксову (1,538 мкм) компоненту. Оптическая система состояла из коллиматора с апертурой, равной 0,5, двух 4,5х цилиндрических линз, компенсирующих астигматизм, и сферической линзы с фокусным расстоянием 10 мм и фокусировала пучок накачки в круглое пятно диаметром 150 мкм.
Резонатор был образован плоским и сферическим зеркалами. Плоское зеркало было нанесено на торец кристалла и имело пропускание на длине волны 0,81 мкм, равное 90%, и отражения на длинах волн 1,351 и 1,538 мкм, равные 99,9 и 99,85% соответственно. Другой торец кристалла был просветлен на длины волн 1,067, 1,351 и 1,538 мкм. Сферическое зеркало имело радиус кривизны, равный 50 мм, и коэффициент отражения на длинах 1,351 и 1,538 мкм, равный 99,9 и 99,85% соответственно. Затвор был выполнен на кристалле УЛО:У3+ и имел начальное пропускание на длине волны 1,351 мкм, равное 96%. Спектры генерируемого «промежуточного» лазерного излучения и стоксового излучения для данного примера представлены на фиг. 6.
Следующая реализация предлагаемого способа осуществлялась на конкретной схеме, в которой в качестве активной среды использован кристалл ΚΥν :УЬ3+ размерами 4х4х0,8 мм, вырезанный вдоль кристаллографической оси Ь, возбуждаемый сильнорасходящимся излучением диодного лазера с длиной волны 0,98 мкм и мощностью 1 Вт. Оптическая система состояла из коллиматора с апертурой, равной 0,5, двух 4,5х цилиндрических линз, компенсирующих астигматизм, и сферической линзы с фокусным расстоянием 10 мм и фокусировала пучок накачки в круглое пятно диаметром 100 мкм.
Резонатор был образован плоским и сферическим зеркалами. Активный кристалл был наклеен на плоское зеркало, просветленное на длине волны 0,98 мкм и высоко отражающее на длинах волн лазерной генерации и соответствующих стоксовых компонент. Обе грани кристалла были просветлены на длинах волн «промежуточной» лазерной генерации.
Сферическое зеркало имело радиус кривизны, равный 50 мм, и коэффициент отражения длинах волн «промежуточной» лазерной генерации, меняющийся от 99,45 до 99,7%, и на длинах волн соответствующих стоксовых компонент 99,9%. Затвор был выполнен на кристалле ΥΑΟ:&4+ и имел начальное пропускание на длине волны 1,030 мкм, равное 97%.
Длина волны «промежуточного» лазерного излучения могла перестраиваться в широком спектральном диапазоне, что приводило к перестройке длины волны соответствующей стоксовой компоненты. На фиг. 7 показана возможность перестройки длины волны стоксового излучения в спектральном диапазоне 1,136-1,1385 мкм путем перестроки длины волны «промежуточного» лазерного излучения.
На фиг. 8 представлены зависимости мощности «промежуточного» лазерного излучения и стоксовой компоненты от мощности накачки. Максимальная мощность стоксового излучения равна 14,5 мВт.
Таким образом, в указанных реализациях получено эффективное ВКР-преобразование при использовании сильнорасходящегося пучка многомодового полупроводникового лазера для возбуждения активной среды. Поскольку уменьшение расходимости пучка накачки в заявляемом способе не влияет на условия ВКР, можно сделать вывод, что заявляемый способ будет также эффективен при малых расходимостях.
Объем заявляемого изобретения не ограничивается приведенными примерами.
1. 1. Ешбещеи, Н.Т Е1сЫег, Р.Реикег, Тес11П1са1 Б1де81 о£ СЬЕО'99, р. 133.
2. Патент Российской Федерации № 2115983, Н 018 3/30, Бюл. № 20, 20.07.98.
3. В. Демтредер. Лазерная спектроскопия. М. Наука, 1985, с.279.
4. Патент США 4953166, Н 018 003/05, Н 018 000/88, 9 февраля, 1989.
5. «Сверхкороткие световые импульсы» под ред. С. Шапиро, М. Мир, 1981, с.38.
6. 1.1. Ζ;·ιν1ιο\ν81<ί.. 1. Наткой, «М1ша1ше 8о11б-81а1е Ьакегк».

Claims (9)

  1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
    1. Способ генерации лазерного излучения на вынужденном комбинационном рассеянии, включающий возбуждение активной среды, лазерную генерацию излучения на рабочем переходе активной среды и преобразование этого излучения в излучение компонент ВКР в той же активной среде, отличающийся тем, что активную среду возбуждают лазерным излучением.
  2. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что лазерную генерацию излучения на рабочем переходе активной среды осуществляют в непрерывном режиме.
  3. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что лазерную генерацию излучения на рабочем переходе активной среды осуществляют в режиме модуляции добротности резонатора.
  4. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что лазерную генерацию излучения на рабочем переходе активной среды осуществляют в режиме синхронизации мод в виде ультракоротких импульсов.
  5. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что лазерную генерацию излучения на рабочем переходе активной среды осуществляют в широком частотном диапазоне.
  6. 6. Способ по п.4, отличающийся тем, что, изменяя частоту излучения лазерной генерации в указанном частотном диапазоне, его одновременно преобразуют в компоненты ВКР с плавным изменением их частоты.
  7. 7. Способ по п.1, отличающийся тем, что излучение, которым возбуждают активную среду, является импульсным.
  8. 8. Способ по п.1, отличающийся тем, что излучение, которым возбуждают активную среду, является непрерывным.
  9. 9. Способ по пп. 1, 7 или 8, отличающийся тем, что активную среду возбуждают излучением диодного лазера.
EA200200153A 1999-07-14 2000-06-30 Способ генерации лазерного излучения на вынужденном комбинационном рассеянии EA003953B1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BY19990706 1999-07-14
PCT/BY2000/000004 WO2001006606A1 (en) 1999-07-14 2000-06-30 Generation of stimulated raman scattering laser radiation

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA200200153A1 EA200200153A1 (ru) 2003-02-27
EA003953B1 true EA003953B1 (ru) 2003-10-30

Family

ID=4083740

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA200200153A EA003953B1 (ru) 1999-07-14 2000-06-30 Способ генерации лазерного излучения на вынужденном комбинационном рассеянии

Country Status (3)

Country Link
AU (1) AU5665900A (ru)
EA (1) EA003953B1 (ru)
WO (1) WO2001006606A1 (ru)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002252404A (ja) * 2001-02-27 2002-09-06 Furukawa Co Ltd 二波長レーザー装置
WO2006032110A1 (en) * 2004-09-23 2006-03-30 Macquarie University A selectable multiwavelength laser
WO2006058381A1 (en) * 2004-12-01 2006-06-08 Macquarie University External cavity raman laser

Also Published As

Publication number Publication date
AU5665900A (en) 2001-02-05
WO2001006606A1 (en) 2001-01-25
EA200200153A1 (ru) 2003-02-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Grabtchikov et al. All solid-state diode-pumped Raman laser with self-frequency conversion
CA2456445A1 (en) Suppression of mode-beating noise in a q-switched pulsed laser using novel q-switch device
Basiev et al. Efficient conversion of Nd: YAG laser radiationto the eye-safe spectral region by stimulated Raman scatteringin BaWO4 crystal
US6711184B1 (en) Intracavity frequency-doubled diode-pumped laser
KR20190053863A (ko) 캐스케이드된 롱 펄스 및 연속파 라만 레이저
Labranche et al. Diode-pumped-cw and quasi-cw Nd: GGG (Ca, Mg, Zr) laser
Terekhov et al. Cr-ZnSe Passively Q-switched fiber-bulk Ho: YAG hybrid laser
EA003953B1 (ru) Способ генерации лазерного излучения на вынужденном комбинационном рассеянии
Zhang et al. 1-GHz-repetition-rate femtosecond optical parametric oscillator
RU2300834C2 (ru) Непрерывный компактный твердотельный вкр-лазер (варианты)
Butze et al. Nanosecond pulsed thin disk Yb: YAG lasers
CN114597758A (zh) 一种主动调Q内腔式Nd:YAG陶瓷/BaWO4双波长拉曼激光器
CN108512025B (zh) 一种被动调Q Yb:CaYAlO4全固态脉冲激光器
Zayhowski et al. Miniature gain-switched lasers
Lagatsky Diode-pumped femtosecond Ti: sapphire laser operating beyond 900 nm
Stolzenburg et al. Power scalable single-frequency thin disk oscillator
Kisel et al. Efficient self-frequency Raman conversion in a passively Q-switched diode-pumped Yb: KGd (WO4) 2 laser
US20210167570A1 (en) Q-switched laser system
Dashkevich et al. Intracavity Raman laser generating a third stokes component at 1.5 μm
Coyle et al. A broadly tunable ultrafast diode-pumped Ti: sapphire laser
CN114640014A (zh) 一种高功率双波长人眼安全波段拉曼激光器
Jungbluth et al. Resonator designs of widely tunable Ti: sapphire lasers covering a large pulse energy range
Parali et al. Wavelength tunable passively Q-switched Alexandrite laser with direct diode-pumping at 635 nm
Hemmer et al. High Performances in Continuous-Wave and Q-switch Operation of a Narrow Linewidth Nd: YVO4 Oscillator Using a Volume Bragg Grating
CN116247505A (zh) 一种ld侧面泵浦的人眼安全波段拉曼频移激光装置

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ BY KZ KG MD TJ TM

MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): RU