1.5 мкм иттербий-эрбиевые лазеры с диодной накачкой - элементная база и генерационные возможности

• Автор: Сверчков, Сергей Евгеньевич
• Шифр специальности: 01.04.21
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 238 с. : ил.

1. Состояние науки и техники полуторамикронных эрбиевых лазеров к моменту начала настоящей работы

2. Постановка задач, структура диссертации

Часть I. Иттербий-эрбиевые активные материалы для различных типов лазеров с диодной накачкой

Глава 1.1. Концентрированное итгербий-эрбиевое лазерное стекло

§1.1.1. Поиск состава и его основные физико-химические свойства

§1.1.2. Особенности накопления и релаксации энергии инверсной населенности в концентрированных

иттербий-эрбиевых стеклах

1. Зависимости населенности верхнего лазерного уровня ионов эрбия от плотности энергии импульсной накачки.
2. Кинетики релаксации населенности уровня 4113/2 Ег3* при высоких плотностях возбуждения.
§1.1.3. Генерационные исследования концентрированного лазерного стекла при накачке неодимовыми (Х.~1.06 мкм) лазерами

Глава 1.2. Высокопрочное итгербий-эрбиевое лазерное стекло

§1.2.1. Поиск состава стекла
§1.2.2. Физико-химические свойства разрабатываемого стекла

§1.2.3. Спектрально — кинетические особенности 4^ высокопрочного стекла
§1.2.4. Лазеры на высокопрочном иттербий-эрбиевом стекле (ламповая накачка)
Глава 1.3. Кристаллическая активная среда для 1.5 мкм лазеров - оксиборат кальция-гадолиния 0бСа40(В03)з с иттербием и эрбием
§1.3.1. Выращивание кристаллов
щ §1.3.2. Особенности спектроскопии и переноса энергии
электронного возбуждения в УЬ,Ег:СйСОВ
Выводы из Части I
Часть П. Поиск и исследование пассивных модуляторов добротности для 1.5 мкм спектральной области
§ 11.1.1. Пассивная модуляция добротности лазеров на ^ эрбиевом стекле при помощи германиевого зеркала
§ II. 1.2. Лазеры на эрбиевом стекле с пассивной модуляцией добротности эрбий-содержащим элементом
§ П.1.3. Новая эффективная просветляющаяся среда для модуляции добротности лазеров на эрбиевом стекле (Х.=1.54 мкм) - кристаллы легированной кобальтом магний-алюминиевой шпинели (М^А1204:Со2+)
§ П.1.4. Возможности использования кристаллов )У^А1204:Со2+
^ ДЛЯ модуляции добротности лазеров на переходе 4Г3/2—>Д113/2
ионов
§11.5. Особенности выращенных различными способами

кристаллов алюмомагниевой шпинели, легированной кобальтом.
Выводы из Части II.

Часть III. 1.5 мкм диодно-накачиваемые лазеры
на разработанных материалах
Глава III.1. Лазеры с импульсной поперечной накачкой линейками лазерных диодов
§ Ш.1.1. Генерационные испытания нового концентрированного УЬ-Ег стекла в лазере с импульсной поперечной накачкой двумя линейками лазерных диодов. Режим свободной генерации
§ ІП.1.2. Миниатюрный лазер на концентрированном УЬ-Ег стекле с накачкой единственной 100 Вт диодной линейкой и с активной модуляцией добротности затвором на нарушенном полном внутреннем отражении (НПВО-затвором)
§ Ш.І.З. Мощный и высокоэффективный лазер на концентрированном УЬ-Ег стекле с накачкой тремя диодными линейками с активной модуляцией добротности затвором на нарушенном полном внутреннем отражении
Глава III.2. Микролазеры на иттербий-эрбиевых средах с непрерывной продольной диодной накачкой
§111.2.1. Микролазер на концентрированном стекле с продольной диодной накачкой
§111.2.2. Модуляция добротности непрерывно-накачиваемых
регистрировался цифровым запоминающим осциллографом и подвергался усреднению по нескольким импульсам. Анализу подвергался участок кинетики, соответствующий полной передаче энергии с ионов иттербия ( начиная с -1,5 мс после начала импульса накачки). Уровень возбуждения при этом составлял 80-90% от максимума (значение которого использовалось при построении зависимостей Рис. 1.3).
На Рис. 1.4 приведены примеры кинетик релаксации для ряда концентраций эрбия и начальных уровней возбуждения, а на Рис. 1.5 - графики времен затухания интенсивности 1.5 мкм люминесценции в "е" раз в зависимости от доли изначально возбужденных ионов эрбия. Для образцов с содержанием эрбия ЗхЮ19 см'3 и 5х1019 см'3 при любом уровне возбуждения затухание люминесценции носит практически экспоненциальный характер, так же как и для всех стекол при слабом уровне возбуждения р«1. Постоянная времени затухания люминесценции при этом составляет т=7,5 мс. Это значение, примерно равное радиационному времени жизни уровня иона Ег3+" тЕг, использовалось в дальнейшем для описания кинетик. Иная ситуация для концентрированных стекол при высоком уровне начальных возбуждений. Так, для образца с максимальной концентрацией эрбия 3,5x1020 см"3 при уровне возбуждения 60% время затухания люминесценции в "е" раз сокращается до 2,7 мс, причем кинетика затухания резко неэкспоненциальна.
Наилучшим приближением экспериментальных кинетик оказалось аналитическое выражение [79], соответствующее прыжковой модели миграционно-ускоренного нелинейного тушения люминесценции при импульсном возбуждении: