Комплексное исследование излучательных характеристик диодных линеек для накачки активных элементов твердотельных лазеров методом акустооптической спектроскопии

• Автор: Отливанчик, Александр Евгеньевич
• Шифр специальности: 01.04.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 106 с. : ил.

Глава 1. Основы работы твердотельных лазеров с полупроводниковой

накачкой (обзор литературы)

' ! 1.1 ‘ Балансные уравнения генерации лазеров

1.2. Общая методика оценки пороговых и энергетических характеристик лазеров

1.3. Выходная мощность и КПД излучения непрерывных лазеров

1.4. Источники накачки твердотельных лазеров

1.5. Лазеры с полупроводниковой накачкой

Глава 2. Научно-исследовательская установка для исследования излучательных характеристик диодных линеек для накачки активных элементов твердотельных лазеров

2.1. Описание спектрометра и принцип его работы

2.1.1. Требования, предъявляемые к акустооптическому спектрометру

2.1.2. Выбор архитектуры устройства управления

2.1.3. Функциональная схема устройства управления акустооптического спектрометра
2.1.4. Операции, выполняемые АО спектрометром
2.1.5. Прецизионный цифровой синтезатор частоты
2.1.6: Эллиптический фильтр нижних частот
2.1.7. Интерфейсные характеристики акустооптического спектрометра
2.2. Приемная часть акустооптического спектрометра
2.3. Перестроечная характеристика
2.4. Программное обеспечение
2.5. Волоконно-оптический зонд
2.6. Держатель (предметный столик) для крепления образцов
3. Исследование излучательных характеристик элементов накачки твердотельных лазеров
3.1. Исследование излучательных хар-к единичного светодиода
3.2. Исследование излучательных характеристик светодиодной линейки средней мощности
3.3. Исследование излучательных характеристик светодиодной линейки большой мощности
3.4.Методика комплексного исследования излучательных характеристик светодиодных линеек, используемых для накачки тв. лазеров
Заключение
Литература „102

Первым в мире лазером явился лазер на кристалле рубина (1960 год) [1,2]. Хотя за прошедшие годы были разработаны многие другие классы лазеров (газовые, жидкостные, полупроводниковые, экеимерные, лазеры на свободных электронах), твердотельные лазеры на кристаллах не только не утратили своего значения, но и получили существенное развитие. Были созданы новые кристаллы, позволившие в 2-3 раза повысить КПД твердотельных лазеров [3-14]. Кроме того, получили бурное развитие твердотельные лазеры с накачкой инжекционнымю полупроводниковыми лазерами, что позволило создать семейство малогабаритных лазеров с КПД, превышающим 15-20% [15-23].
В настоящее время задача повышения КПД работы лазеров не потеряла своей актуальности. В этой связи источники накачки являются важной составной частью твердотельных лазеров, так как служат для преобразования электрической энергии источника питания в световую энергию, необходимую для создания инверсии населенности в активном, элементе твердотельного лазера. В качестве непрерывных источников накачки наибольшее применение получили дуговые газоразрядные лампы, заполненные кретоном, обладающие большим сроком службы, обеспечивающие КПД до 5% для АИГ-Ш-лазеров и полупроводниковые лазерные диоды, объединенные в диодные линейки или матрицы.
Лазерные диоды как источники накачки компактны, эффективны, прочны, долговечны и достаточно недороги. Возможность подстройки линии излучения подбором состава структуры или изменением температуры позволяет снизить нагрев активного элемента твердотельного лазера и уменьшить тепловую нагрузку, выбрав нужную полосу накачки. Более того, так как лазерные диоды (и линейки из них) являются когерентными направленными источниками, то их излучение легко можно сфокусировать на определенной зоне активного элемента.

Все вышесказанное и определяет важность и актуальность данной диссертационной работы, посвященной комплексному исследованию излучательных характеристик диодных линеек для накачки активных элементов мощных твердотельных лазеров.
Целью работы является комплексное изучение основных характеристик диодных линеек как источников световой накачки активных элементов мощных твердотельных лазеров, а именно частотного и пространственного распределения их излучения.
Научная новизна работы. В работе впервые в едином цикле измерений исследовано не только спектральное распределение излучения диодных линеек, но и распределение их излучения, как по длине линейки, так и по углу. Это позволяет построить полную картину как пространственного, так и частотного распределения излучения диодной линейки в целом как источника световой накачки активного элемента твердотельного лазера.
В работе обоснована методика комплексного изучения излучательных характеристик диодных линеек, разработано аппаратурное оформление данной методики и проведены исследования конкретных диодных линеек для накачки активных элементов мощных твердотельных лазеров, подтвердившие «работоспособность» предложенной методики.
Практическая значимость работы заключается в том, что созданная методика комплексного исследования излучательных характеристик диодных линеек позволяет выявлять искажения в пространственном распределении излучения, а последующая коррекция этих искажений - повысить КПД работы конкретного твердотельного лазера в целом.
Достоверность результатов работы обеспечивается информативностью и адекватным использованием методик акустооптической спектрометрии применительно к изучению излучательных характеристик диодных линеек, хорошей воспроизводимостью экспериментальных результатов, а также

їоїлівтітнії
Рис.2.3. Схема устройства управления и обработки.