RU2704332C1 - Solid-state active element - Google Patents

Solid-state active element Download PDF

Info

Publication number
RU2704332C1
RU2704332C1 RU2018133999A RU2018133999A RU2704332C1 RU 2704332 C1 RU2704332 C1 RU 2704332C1 RU 2018133999 A RU2018133999 A RU 2018133999A RU 2018133999 A RU2018133999 A RU 2018133999A RU 2704332 C1 RU2704332 C1 RU 2704332C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
solid
active element
active
ions
layer containing
Prior art date
Application number
RU2018133999A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Станислав Сергеевич Балабанов
Евгений Михайлович Гаврищук
Константин Николаевич Фирсов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии высокочистых веществ им. Г.Г. Девятых Российской академии наук (ИХВВ РАН)
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 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии высокочистых веществ им. Г.Г. Девятых Российской академии наук (ИХВВ РАН) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии высокочистых веществ им. Г.Г. Девятых Российской академии наук (ИХВВ РАН)
Priority to RU2018133999A priority Critical patent/RU2704332C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2704332C1 publication Critical patent/RU2704332C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Lasers (AREA)

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: invention relates to laser engineering. Solid-state active element consists of at least three layers, wherein the layer containing activator ions is formed as a bend in radial direction with respect to the optical axis of said element. Thickness of layer containing ions of activator is within 0.1–10 mm, and radius of bend of layer containing ions of activator is not more than 500 mm, but not less than average radius of pumping spot, at that surfaces of input-output of radiation are plane-parallel.
EFFECT: possibility of increasing laser radiation power.
1 cl, 1 dwg

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИFIELD OF TECHNOLOGY

Изобретение относится к области лазерной техники и представляет собой активный элемент для использования в твердотельных квантовых генераторах или усилителях.The invention relates to the field of laser technology and is an active element for use in solid-state quantum generators or amplifiers.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND

В современной технике требуется получение лазерных импульсов с высокой средней и пиковой мощностью. Одной из ключевых идей в этой области является использование твердотельных лазеров с дисковой геометрией активного элемента. Тепловыделение в элементе при работе с высокой средней мощностью, а также ограниченная лучевая прочность материалов активного элемента требуют увеличения его размеров. Это позволяет увеличить площадь теплоотвода при сохранении удельной плотности мощности усиленного излучения в элементе. Однако с увеличением поперечных размеров активного элемента существенно возрастает вероятность развития паразитной поперечной генерации, которая снижает КПД лазера или полностью снимает инверсную населенность в активном элементе. Для предотвращения развития паразитной генерации используют различные подходы. Например, матирование образующей активного элемента приводит к рассеянию падающего на грани излучения, и тем самым уменьшает обратную связь в поперечном к оптической оси направлении. Создание нелегированной области на торце активного элемента позволяет уменьшить обратную связь в направлении под углом к оптической оси за счет отдаления отражающей поверхности ввода-вывода излучения от активного слоя [RU №2560438]. Создание по образующей активного элемента слоя, поглощающего излучение на рабочей длине волны (кладдинг), позволяет эффективно поглощать фотоны, распространяющиеся в поперечном направлении [US №7200161]. Еще одним способом уменьшения возможности развития паразитной генерации является создание неплоских поверхностей активного элемента. В частности, при создании выпуклой линзы на поверхностях ввода-вывода излучения, все излучение, направленное не вдоль оптической оси, будет рассеиваться, уменьшая обратную связь в активном элементе [US №11760470]. Данный подход выбран в качестве прототипа. Его недостатком является то, что в активных средах при высокой плотности мощности накачки и, соответственно, больших усилениях, даже одного прохода излучения в поперечном направлении достаточно для существенного снижения КПД лазера/усилителя вплоть до нуля. Кроме того, наличие линзы на поверхности активного элемента усложняет резонатор лазера из-за необходимости ее компенсации. Таким образом, имеются ограничения на максимально возможный размер пятна накачки активного элемента при сохранении удельной плотности мощности усиленного излучения.In modern technology, laser pulses with a high average and peak power are required. One of the key ideas in this area is the use of solid-state lasers with disk geometry of the active element. The heat release in the element during operation with a high average power, as well as the limited radiation strength of the materials of the active element require an increase in its size. This allows you to increase the heat sink area while maintaining the specific power density of the amplified radiation in the element. However, with an increase in the transverse dimensions of the active element, the probability of developing parasitic transverse generation significantly increases, which reduces the laser efficiency or completely removes the inverse population in the active element. Various approaches are used to prevent the development of spurious generation. For example, the matting of the generatrix of the active element leads to the scattering of radiation incident on the edge, and thereby reduces the feedback in the direction transverse to the optical axis. The creation of an undoped region at the end of the active element allows one to reduce feedback in the direction at an angle to the optical axis due to the distance of the reflecting surface of the radiation input-output from the active layer [RU No. 2560438]. Creating a generatrix of the active element of the layer that absorbs radiation at the working wavelength (cladding), allows you to effectively absorb photons propagating in the transverse direction [US No. 7200161]. Another way to reduce the possibility of the development of spurious generation is to create non-planar surfaces of the active element. In particular, when creating a convex lens on the surfaces of the radiation input-output, all radiation directed not along the optical axis will be scattered, reducing feedback in the active element [US No. 11760470]. This approach is selected as a prototype. Its disadvantage is that in active media at a high pump power density and, accordingly, high amplifications, even a single pass of radiation in the transverse direction is sufficient to significantly reduce the laser / amplifier efficiency down to zero. In addition, the presence of a lens on the surface of the active element complicates the laser cavity due to the need for its compensation. Thus, there are restrictions on the maximum possible size of the pump spot of the active element while maintaining the specific power density of the amplified radiation.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является изменение геометрии слоя (слоев), содержащих ионы активатора, в твердотельном активном элементе, используемом в качестве усиливающей среды квантового усилителя или генератора в дисковых лазерах. Технический результат от использования изобретения заключается в возможности увеличения пятна накачки твердотельного активного элемента при сохранении удельной плотности мощности усиленного излучения и без развития поперечной паразитной генерации.The problem to which the invention is directed is to change the geometry of the layer (s) containing activator ions in a solid-state active element used as an amplifying medium of a quantum amplifier or generator in disk lasers. The technical result from the use of the invention lies in the possibility of increasing the pumping spot of the solid-state active element while maintaining the specific power density of the amplified radiation and without the development of transverse spurious generation.

Технический результат достигается за счет того, что в твердотельном активном элементе, состоящем как минимум из двух слоев, слои, содержащие ионы активатора, сформированы в виде изгиба в радиальном направлении по отношению к оптической оси упомянутого элемента, при этом толщина слоев, содержащих ионы активатора, находится в пределах 0,1-10 мм, а радиус изгиба слоев, содержащих ионы активатора, составляет не более 500 мм, но не менее среднего радиуса пятна накачки.The technical result is achieved due to the fact that in a solid-state active element consisting of at least two layers, layers containing activator ions are formed in the form of a bend in the radial direction with respect to the optical axis of the said element, while the thickness of the layers containing activator ions is in the range of 0.1-10 mm, and the bending radius of the layers containing activator ions is not more than 500 mm, but not less than the average radius of the pumping spot.

Существенное отличие предложенного твердотельного активного элемента от известных из уровня техники заключается в том, что за счет формирования изгиба активного слоя в элементе в радиальном направлении по отношению к оптической оси элемента, снижается максимальная длина активного слоя, через которую может пройти излучение, распространяющееся в направлении, отличном от оптической оси. Длина активного слоя, в которой максимальна вероятность развития паразитной генерации, ограничена диаметром сечения внешнего радиуса активного слоя, когда указанный диаметр является касательной к окружности, совпадающей с внутренним радиусом активного слоя. Таким образом, при уменьшении толщины слоя и уменьшении радиуса изгиба активного слоя сокращается размер такого диаметра, и соответственно при заданном поперечном размере элемента, увеличивается размер пятна накачки, при котором не развивается поперечная генерация.A significant difference between the proposed solid-state active element and those known from the prior art is that due to the bending of the active layer in the element in the radial direction relative to the optical axis of the element, the maximum length of the active layer through which radiation propagating in the direction different from the optical axis. The length of the active layer, in which the maximum probability of the development of spurious generation, is limited by the diameter of the cross section of the outer radius of the active layer, when the specified diameter is tangent to a circle that coincides with the inner radius of the active layer. Thus, with a decrease in the layer thickness and a decrease in the bending radius of the active layer, the size of such a diameter decreases, and accordingly, for a given transverse element size, the size of the pumping spot increases, at which transverse generation does not develop.

Дополнительным преимуществом упомянутого твердотельного активного элемента по сравнению с прототипом является возможность создания плоскопараллельных торцов (при использовании как минимум трехслойного элемента). В этом случае отсутствует линза в элементе, поскольку показатель преломления активного слоя незначительно отличается от показателя преломления материала матрицы, и для такого элемента не требуются корректирующие линзы или зеркала в резонаторе лазера.An additional advantage of the mentioned solid-state active element in comparison with the prototype is the ability to create plane-parallel ends (when using at least a three-layer element). In this case, there is no lens in the element, since the refractive index of the active layer is slightly different from the refractive index of the matrix material, and corrective lenses or mirrors in the laser cavity are not required for such an element.

В лазерах и лазерных усилителях с дисковой геометрией активной среды, где используется высокая плотность мощности накачки и большие усиления, реализация заявленного изобретения позволяет увеличить мощность усиленного излучения на десятки процентов без существенного изменения схемы лазера.In lasers and laser amplifiers with disk geometry of the active medium, which uses a high pump power density and high amplifications, the implementation of the claimed invention allows to increase the amplified radiation power by tens of percent without a significant change in the laser circuit.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Прилагаемый чертеж, включенный в состав настоящего описания и являющийся его частью, иллюстрирует вариант осуществления изобретения и совместно с вышеприведенным общим описанием изобретения и нижеприведенным подробным описанием осуществления служит для пояснения принципов настоящего изобретения. На чертеже схематично показаны сечения твердотельных активных элементов плоскостью, проходящей через оптическую ось: элемент изготовлен по патенту [RU №2560438] - наиболее используемому варианту в дисковых лазерах с высокой средней мощностью (а), элемент изготовлен согласно прототипу (б), элемент изготовлен согласно настоящему изобретению (в).The attached drawing, which is included in the composition of the present description and is part of it, illustrates an embodiment of the invention and together with the above general description of the invention and the following detailed description of the implementation serves to explain the principles of the present invention. The drawing schematically shows sections of solid-state active elements by a plane passing through the optical axis: the element is made according to the patent [RU No. 2560438] - the most used option in disk lasers with high average power (a), the element is made according to the prototype (b), the element is made according to the present invention (c).

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Твердотельный активный элемент состоит как минимум из двух слоев. Слои, содержащие ионы активатора, сформированы в виде изгиба в радиальном направлении по отношению к оптической оси упомянутого элемента, при этом толщина слоев, содержащих ионы активатора, находится в пределах 0,1-10 мм, а радиус изгиба слоев, содержащих ионы активатора, составляет не более 500 мм, но не менее среднего радиуса пятна накачки.A solid state active element consists of at least two layers. The layers containing activator ions are formed in the form of a bend in the radial direction with respect to the optical axis of the said element, while the thickness of the layers containing activator ions is in the range of 0.1-10 mm, and the bending radius of the layers containing activator ions is not more than 500 mm, but not less than the average radius of the pumping spot.

На чертеже схематично показаны сечения твердотельных активных элементов плоскостью, проходящей через оптическую ось (2). Элементы состоят из матрицы (1) и слоя, содержащего активные ионы (4). Вероятность развития паразитной генерации максимальна в направлении наибольшей длины активного слоя (3).The drawing schematically shows sections of solid-state active elements by a plane passing through the optical axis (2). Elements consist of a matrix (1) and a layer containing active ions (4). The probability of the development of spurious generation is maximal in the direction of the largest length of the active layer (3).

На чертеже (а) схематично показано сечение твердотельного активного элемента плоскостью, проходящей через оптическую ось. Элемент изготовлен по патенту [RU №2560438] - наиболее используемому варианту в дисковых лазерах с высокой средней мощностью. Вероятность развития паразитной генерации максимальна в поперечном к оптической оси направлении (3), где наибольшая длина активного слоя.The drawing (a) schematically shows a cross section of a solid-state active element by a plane passing through the optical axis. The element is made according to the patent [RU No. 2560438] - the most used option in disk lasers with high average power. The probability of the development of spurious generation is maximal in the direction transverse to the optical axis (3), where the longest active layer is.

На чертеже (б) схематично показано сечение твердотельного активного элемента плоскостью, проходящей через оптическую ось. Элемент изготовлен согласно прототипу. Вероятность развития паразитной генерации так же, как и на чертеже (а), максимальна в поперечном к оптической оси направлении (3), где наибольшая длина активного слоя. Вероятность развития паразитной генерации несколько ниже по сравнению с аналогичной величиной в элементе, приведенном на чертеже (а), поскольку длина активного слоя уменьшается по сечению элемента. Однако при таком же объеме активного слоя, как в элементе, приведенном чертеже (а), увеличивается его толщина в центральной части элемента, что в лазерах с высокой средней мощностью приводит к образованию тепловой линзы и срыву генерации. Кроме того, неплоскопараллельные торцы твердотельного элемента значительно усложняют лазерную схему и возможность ее настройки.The drawing (b) schematically shows a cross section of a solid-state active element by a plane passing through the optical axis. The element is made according to the prototype. The likelihood of the development of spurious generation, as in the drawing (a), is maximum in the direction transverse to the optical axis (3), where the longest active layer is. The probability of the development of spurious generation is slightly lower compared to the same value in the element shown in drawing (a), since the length of the active layer decreases along the section of the element. However, with the same volume of the active layer as in the element shown in drawing (a), its thickness increases in the central part of the element, which in lasers with a high average power leads to the formation of a thermal lens and a generation failure. In addition, non-parallel ends of the solid-state element significantly complicate the laser circuit and the possibility of its adjustment.

На чертеже (в) схематично показано сечение твердотельного активного элемента плоскостью, проходящей через оптическую ось. Элемент изготовлен согласно настоящему изобретению. При размерах элемента и объеме активного слоя, как представлено на чертеже (а), длина активного слоя (3), в которой максимальна вероятность развития паразитной генерации, существенно ниже. Это обеспечивается за счет формирования изгиба слоя, содержащего активные ионы (4), в радиальном направлении по отношению к оси распространения лазерного излучения (2). Длина активного слоя (3), в которой максимальна вероятность развития паразитной генерации, ограничена диаметром сечения внешнего радиуса активного слоя, когда указанный диаметр является касательной к окружности, совпадающей с внутренним радиусом активного слоя. Таким образом, при уменьшении толщины активного слоя и уменьшении радиуса изгиба активного слоя сокращается размер диаметра (3), и соответственно при заданном поперечном размере элемента, увеличивается размер пятна накачки, при котором не развивается поперечная генерация.The drawing (c) schematically shows a cross section of a solid-state active element by a plane passing through the optical axis. The element is made according to the present invention. With the size of the element and the volume of the active layer, as shown in drawing (a), the length of the active layer (3), in which the maximum probability of the development of spurious generation, is significantly lower. This is ensured by the formation of a bend of the layer containing active ions (4) in the radial direction with respect to the axis of propagation of laser radiation (2). The length of the active layer (3), in which the maximum probability of the development of spurious generation, is limited by the diameter of the cross section of the outer radius of the active layer, when the specified diameter is tangent to a circle coinciding with the inner radius of the active layer. Thus, with a decrease in the thickness of the active layer and a decrease in the bending radius of the active layer, the diameter size (3) decreases, and accordingly, for a given transverse element size, the size of the pumping spot increases, at which transverse generation does not develop.

Снижение толщины активного слоя (слоев) вплоть до 0,1 мм вызывает уменьшение количества активных ионов в элементе, и соответственно, количества запасенной ими энергии. Это приводит к ограничению мощности излучения, и дисковая геометрия лазера становится нерациональной.A decrease in the thickness of the active layer (s) up to 0.1 mm causes a decrease in the number of active ions in the element, and accordingly, the amount of energy stored by them. This leads to a limitation of the radiation power, and the disk geometry of the laser becomes irrational.

Увеличение толщины активного слоя (слоев) свыше 10 мм нецелесообразно из-за значительного возрастания размера активного элемента при котором будет проявляться положительный эффект данного изобретения.The increase in the thickness of the active layer (s) over 10 mm is impractical due to a significant increase in the size of the active element in which the positive effect of the present invention will be manifested.

Радиус изгиба 500 мм активного слоя (слоев) также ограничен значительным возрастанием размера активного элемента при котором будет проявляться положительный эффект данного изобретения.The bending radius of 500 mm of the active layer (s) is also limited by a significant increase in the size of the active element at which the positive effect of the present invention will manifest itself.

Уменьшение радиуса изгиба активного слоя (слоев) меньше среднего радиуса пятна накачки нецелесообразно из-за потери части излучения накачки, то есть размер активной области будет меньше пятна накачки.A decrease in the bending radius of the active layer (s) is less than the average radius of the pump spot is impractical due to the loss of part of the pump radiation, that is, the size of the active region will be less than the pump spot.

Активный элемент твердотельного лазера, состоящий как минимум из двух слоев, может быть получен следующими способами: оптическим контактом двух и более элементов; по керамической технологии с формированием изгиба слоя, содержащего активные ионы, в радиальном направлении по отношению к предполагаемой оптической оси, в компакте до спекания; диффузионной сваркой двух и более элементов.The active element of a solid-state laser, consisting of at least two layers, can be obtained in the following ways: by optical contact of two or more elements; by ceramic technology with the formation of a bend of the layer containing active ions in the radial direction with respect to the proposed optical axis, in a compact prior to sintering; diffusion welding of two or more elements.

Материалом матрицы активного слоя могут быть ZnSe, ZnS, Y3Al5O12, Sc2O3, Lu2O3, YVO4, LuVO4, LaSc3(BO3)4) KGd(WO4)2, KY(WO4)2, лазерные стекла.The matrix material of the active layer can be ZnSe, ZnS, Y 3 Al 5 O 12 , Sc 2 O 3 , Lu 2 O 3 , YVO 4 , LuVO 4 , LaSc 3 (BO 3 ) 4) KGd (WO 4 ) 2 , KY ( WO 4 ) 2 , laser glasses.

Активными ионами могут быть хром, железо, иттербий, неодим, тулий, гольмий, эрбий.Active ions can be chromium, iron, ytterbium, neodymium, thulium, holmium, erbium.

Образующая твердотельного активного элемента может матироваться для рассеяния падающего излучения.The generatrix of the solid-state active element can be matted to scatter the incident radiation.

На образующей твердотельного активного элемента может создаваться слой, поглощающий излучение на рабочей длине волны.A layer absorbing radiation at a working wavelength can be created on the generatrix of the solid-state active element.

Торцы твердотельного активного элемента могут иметь просветляющее покрытие на длинах волн накачки и усиления.The ends of the solid-state active element may have an antireflection coating at the pump and amplification wavelengths.

Один из торцов твердотельного активного элемента может иметь просветляющее покрытие на длинах волн накачки и усиления, а другой торец может иметь покрытие, отражающее излучение на длинах волн накачки и усиления.One of the ends of the solid-state active element may have an antireflection coating at the pump and amplification wavelengths, and the other end may have a coating reflecting radiation at the pump and amplification wavelengths.

Указанные примеры не ограничивают варианты получения твердотельного активного элемента, материала матрицы, активных ионов, способа предотвращения появления обратной связи за счет отражения излучения от образующей элемента.These examples do not limit the options for obtaining a solid-state active element, matrix material, active ions, a method of preventing the appearance of feedback due to reflection of radiation from the generatrix of the element.

Пример 1.Example 1

Диффузионной сваркой получен твердотельный активный элемент, состоящий из трех слоев - селенида цинка, селенида цинка, активированного ионами железа, и селенида цинка. Диаметр элемента составляет 20 мм, толщина 4 мм, толщина слоя, содержащего ионы железа, составляет 1 мм, радиус изгиба слоя, содержащего ионы железа, в направлении оптической оси равен бесконечности (изгиб отсутствует).A solid-state active element consisting of three layers was obtained by diffusion welding: zinc selenide, zinc selenide activated by iron ions, and zinc selenide. The diameter of the element is 20 mm, the thickness is 4 mm, the thickness of the layer containing iron ions is 1 mm, the bending radius of the layer containing iron ions in the direction of the optical axis is infinity (no bending).

Исследования лазерных характеристик активного элемента проводили на экспериментальной установке при комнатной температуре. Излучение нецепного электроразрядного HF лазера с длительностью импульса по полуамплитуде τlas~140 нc, ослабляемое набором калиброванных светофильтров, фокусировалось на поверхность образца сферической линзой с фокусным расстоянием 450 мм. Диаметр пятна излучения накачки на поверхности активного элемента варьировался в диапазоне d=3,9÷9,5 мм с помощью ирисовой диафрагмы. Нецепной HF лазер работал в моноимпульсном режиме.The laser characteristics of the active element were studied in an experimental setup at room temperature. The radiation of a nonchain electric-discharge HF laser with a half-amplitude pulse duration τ las ~ 140 ns, attenuated by a set of calibrated light filters, was focused on the sample surface with a spherical lens with a focal length of 450 mm. The diameter of the pump spot on the surface of the active element was varied in the range d = 3.9–9.5 mm using an iris diaphragm. A non-coherent HF laser was operating in single-pulse mode.

Снижение эффективности генерации наблюдалось при увеличении среднего диаметра пятна накачки активного элемента выше 7,5 мм за счет возникновения паразитной поперечной генерации.A decrease in the generation efficiency was observed with an increase in the average diameter of the pump spot of the active element above 7.5 mm due to the appearance of spurious transverse generation.

Пример 2.Example 2

Активный элемент как в примере 1, отличающийся тем, что слой, содержащий ионы активатора, имел изгиб с радиусом 500 мм в радиальном направлении по отношению к оптической оси.The active element as in example 1, characterized in that the layer containing activator ions had a bend with a radius of 500 mm in the radial direction with respect to the optical axis.

Снижение эффективности генерации наблюдалось при увеличении среднего диаметра пятна накачки активного элемента выше 7,6 мм за счет возникновения паразитной поперечной генерации. То есть при радиусе изгиба слоя, содержащего ионы активатора, 500 мм при одинаковой плотности мощности накачки, диаметр пятна накачки незначительно увеличился по сравнению с примером 1.A decrease in the generation efficiency was observed with an increase in the average diameter of the pump spot of the active element above 7.6 mm due to the appearance of spurious transverse generation. That is, with a bending radius of the layer containing activator ions of 500 mm at the same pump power density, the diameter of the pump spot increased slightly compared to Example 1.

Пример 3.Example 3

Активный элемент как в примере 1, отличающийся тем, что слой, содержащий ионы активатора, имел изгиб с радиусом 200 мм в радиальном направлении по отношению к оси распространения лазерного излучения.The active element as in example 1, characterized in that the layer containing activator ions had a bend with a radius of 200 mm in the radial direction with respect to the axis of propagation of laser radiation.

Снижение эффективности генерации наблюдалось при увеличении среднего диаметра пятна накачки активного элемента выше 8,8 мм за счет возникновения паразитной поперечной генерации. То есть за счет изгиба слоя в радиальном направлении по отношению к оси распространения лазерного излучения, содержащего ионы активатора, при одинаковой плотности мощности накачки, диаметр пятна накачки удалось увеличить на ~17%, что увеличило мощность лазерной генерации на 37%.A decrease in the generation efficiency was observed with an increase in the average diameter of the pump spot of the active element above 8.8 mm due to the appearance of spurious transverse generation. That is, due to the bending of the layer in the radial direction with respect to the axis of propagation of laser radiation containing activator ions, at the same pump power density, the diameter of the pump spot was able to increase by ~ 17%, which increased the laser power by 37%.

Пример 4.Example 4

Активный элемент как в примере 3, отличающийся тем, что слой, содержащий ионы активатора, имел толщину 0,1 мм.The active element as in example 3, characterized in that the layer containing activator ions had a thickness of 0.1 mm

Снижение эффективности генерации за счет возникновения паразитной поперечной генерации не наблюдалось вплоть до максимально возможного в используемой схеме лазера пятна накачки 9,5 мм. Таким образом, уменьшение толщины активного слоя привело к тому, что паразитная поперечная генерация перестала лимитировать мощность лазерной генерации. Однако мощность генерации снизилась в ~14 раз по сравнению с примером 3 за счет малого количества активных ионов в элементе и соответственного снижения запасенной ими энергии.A decrease in the generation efficiency due to the occurrence of spurious transverse generation was not observed up to the maximum possible pump spot of 9.5 mm in the used laser circuit. Thus, a decrease in the thickness of the active layer led to the fact that spurious transverse generation ceased to limit the power of laser generation. However, the lasing power decreased by ~ 14 times compared with Example 3 due to the small amount of active ions in the cell and the corresponding reduction in the energy stored by them.

Claims (2)

1. Твердотельный активный элемент, состоящий как минимум из трех слоев, при этом слой, содержащий ионы активатора, сформирован в виде изгиба в радиальном направлении по отношению к оптической оси упомянутого элемента, толщина слоя, содержащего ионы активатора, находится в пределах 0,1-10 мм, а радиус изгиба слоя, содержащего ионы активатора, составляет не более 500 мм, но не менее среднего радиуса пятна накачки, отличающийся тем, что поверхности ввода-вывода излучения плоскопараллельны.1. A solid-state active element consisting of at least three layers, wherein the layer containing activator ions is formed in the form of a bend in the radial direction with respect to the optical axis of the said element, the thickness of the layer containing activator ions is within 0.1- 10 mm, and the bending radius of the layer containing activator ions is not more than 500 mm, but not less than the average radius of the pumping spot, characterized in that the radiation input-output surfaces are plane parallel. 2. Твердотельный активный элемент по п. 1, отличающийся тем, что поверхности ввода-вывода излучения твердотельного активного элемента имеют просветляющее покрытие на длинах волн накачки и усиления.2. The solid-state active element according to claim 1, characterized in that the radiation input-output surfaces of the solid-state active element have an antireflection coating at the pump and amplification wavelengths.
RU2018133999A 2018-09-26 2018-09-26 Solid-state active element RU2704332C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018133999A RU2704332C1 (en) 2018-09-26 2018-09-26 Solid-state active element

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018133999A RU2704332C1 (en) 2018-09-26 2018-09-26 Solid-state active element

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2704332C1 true RU2704332C1 (en) 2019-10-28

Family

ID=68500489

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018133999A RU2704332C1 (en) 2018-09-26 2018-09-26 Solid-state active element

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2704332C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2788427C2 (en) * 2020-12-04 2023-01-19 Ордена Трудового Красного Знамени федеральное государственное образовательное бюджетное учреждение высшего профессионального образования "Московский технический университет связи и информатики" (МТУСИ) Laser active element

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5502737A (en) * 1993-11-15 1996-03-26 Commissariat A L'energie Atomique Laser cavity passively switched by a saturable absorber and laser incorporating said cavity
US6804274B2 (en) * 2000-08-04 2004-10-12 Trumpf Laser Gmbh + Co. Kg Laser amplifying system
RU124447U1 (en) * 2012-06-13 2013-01-20 Государственное Научное Учреждение "Институт Физики Имени Б.И. Степанова Национальной Академии Наук Беларуси" MONOPULSE Nd: YAG LASER WITH TRANSVERSE DIODE PUMPING
US9065241B2 (en) * 2012-05-11 2015-06-23 Massachusetts Institute Of Technology Methods, systems, and apparatus for high energy optical-pulse amplification at high average power
RU2582909C2 (en) * 2013-10-18 2016-04-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физический институт им. П.Н. Лебедева Российской академии наук (ФИАН) Disc laser (versions)
WO2018140638A1 (en) * 2017-01-25 2018-08-02 Lawrence Livermore National Security, Llc System and method for laser system having non-planar thin disc gain media

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5502737A (en) * 1993-11-15 1996-03-26 Commissariat A L'energie Atomique Laser cavity passively switched by a saturable absorber and laser incorporating said cavity
US6804274B2 (en) * 2000-08-04 2004-10-12 Trumpf Laser Gmbh + Co. Kg Laser amplifying system
US9065241B2 (en) * 2012-05-11 2015-06-23 Massachusetts Institute Of Technology Methods, systems, and apparatus for high energy optical-pulse amplification at high average power
RU124447U1 (en) * 2012-06-13 2013-01-20 Государственное Научное Учреждение "Институт Физики Имени Б.И. Степанова Национальной Академии Наук Беларуси" MONOPULSE Nd: YAG LASER WITH TRANSVERSE DIODE PUMPING
RU2582909C2 (en) * 2013-10-18 2016-04-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физический институт им. П.Н. Лебедева Российской академии наук (ФИАН) Disc laser (versions)
WO2018140638A1 (en) * 2017-01-25 2018-08-02 Lawrence Livermore National Security, Llc System and method for laser system having non-planar thin disc gain media

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2788427C2 (en) * 2020-12-04 2023-01-19 Ордена Трудового Красного Знамени федеральное государственное образовательное бюджетное учреждение высшего профессионального образования "Московский технический университет связи и информатики" (МТУСИ) Laser active element

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9160131B2 (en) Transition-metal-doped thin-disk laser
EP1500174A2 (en) Laser cavity pumping method and laser system thereof
JP2011508413A (en) VECSEL pumping type semiconductor laser
CN111769427A (en) Erbium-doped wedge waveguide amplifier capable of realizing high efficiency, large energy and small volume
WO2007066253A1 (en) Optically pumped waveguide laser with a tapered waveguide section
CN109510060B (en) A kind of anti-reflection structure of the crystal fully reflecting surface for slab laser
RU2704332C1 (en) Solid-state active element
CN104466633A (en) High-power optical fiber laser device based on single crystal optical fiber
CN111326944A (en) Q-switched solid laser
JP7203031B2 (en) laser system
CN207994332U (en) The Yb of laser diode-pumped tungsten disulfide tune Q:GYSO all solid state lasers
CN116316030B (en) Self-mode-locking laser capable of improving output power
KR101857751B1 (en) Slab solid laser amplifier
EP3186859B1 (en) Device for reducing optical feedback into laser amplifier
CN107994453B (en) Tungsten disulfide phosphor QYb of laser diode pump: GYSO all-solid-state laser
JP2009010066A (en) Pulsed laser oscillator
CN112152055A (en) Solid laser
US20070280324A1 (en) Laser apparatus for generating high energy pulses of short duration, and process for generating said laser pulse
US8320417B2 (en) Eye-safe Q-switched short pulse fiber laser
Kitajima et al. Kerr-lens mode-locked Yb: Lu2O3 ceramic thin-disk laser
WO2000022702A1 (en) Light amplifier, light amplification apparatus, and light amplification method
RU2637183C1 (en) Active element of solid-state waveguide laser amplifier and solid-state waveguide laser amplifier
RU113082U1 (en) MINIATURE SOLID LASER WITH DIODE PUMPING
CN118249213A (en) Multi-chip ultrafast laser
Sickinger Development of a Thulium Germanate Thin Disk Laser Prototype