Управление спектральными и временными параметрами лазеров на кристаллах ванадатов

• Автор: Сироткин, Анатолий Андреевич
• Шифр специальности: 01.04.21
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 169 с. : 111 ил.

Оглавление
Введение
ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1.1. Твердотельные лазеры на кристаллах ванадатов с полупроводниковой накачкой
1.2. Лазерные среды на основе кристаллов ванадатов. Ортованадаты редкоземельных элементов: кристаллохимия и структура соединений
1.3.Физико-химические свойства кристаллов ванадата
1.4. Спектроскопические параметры кристаллов ванадатов
1.4.1. Спектры поглощения кристаллов ванадатов
1.4.2. Спектры люминесценции кристаллов ванадатов
1.4.3 Спектральные и генерационные характеристики смешанных ванадатов
1.5. Нелинейные параметры кристаллов ванадатов
1.5.1 ВКР лазеры на кристаллах ванадатов
1.5.2 Керровская нелинейность
1.6. Двухчастотные лазеры
1.7. Методы управления временными параметрами лазеров
1.8. Медицинские приложения
Выводы к Главе
ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЛЯРИЗАЦИОННОУГЛОВЫХ СПЕКТРАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ КРИСТАЛЛОВ ВАНАДАТОВ Ш3+:УУ04, Ыс13+:Сс1У04, Ш3+:0с1|.хУхУ04 И Ш3+:8с,.хУхУ04 НА ПЕРЕХОДАХ
4Рз/2—%1/2 И Ат~%/2
2.1. Поляризационно- угловые спектральных параметры кристаллов ванадатов на переходах 4Г3/2-41ц/2 иона неодима
2.2. Методы формирования новых активных сред лазеров на основе кристаллов ванадатов
2.3.1. Методы формирования новых активных сред лазеров на комбинации разнотипных кристаллов ванадатов
2.3.2. Методы формирования новых активных сред лазеров на кристаллах смешанных ванадатов
2.4 Перестройка частоты лазеров на кристаллах ванадатов
2.4.1. Лазерная генерация на кристаллах ванадатов, вырезанных вдоль оси а для о - поляризации излучения
2.4.2. Лазерная генерация на кристаллах ванадатов, вырезанных вдоль оси с
2.4.3. Лазеры на кристаллах ванадатов, вырезанного под углом (0 = маг, ф=0)
2.5. Лазеры с диодной накачкой на основе кристалла Ш:0(1У04
2.6. Высокоэффективные лазеры на кристаллах смешанных ванадатов N6:0(1 1-хУх У04 с диодной накачкой
2.6.1. Лазерная генерация на кристаллах смешанных ванадатов Мс1:0с1|.хУхУ04 на переходах 4Рз/2—41д/2
2.6.2. Лазерная генерация на переходах
2.7. Влияние структурного несовершенства кристаллов ванадатов на генерационные характеристики лазеров с полупроводниковой накачкой
2.8. Кристаллы смешанного иттрий-скандиевого Ух8с1_хУ04:Нс13+ ванадата
Выводы к Главе
ГЛАВА 3. ДВУХЧАСТОТНАЯ ГЕНЕРАЦИЯ ДЛЯ ТЕРАГЕРЦОВЫХ ПРИЛОЖЕНИЙ
3.1. Методы получения двухчастотной генерации излучения с использованием кристаллов ванадатов
3.1.1. Исследования двухчастотной генерации излучения с внесением дополнительных спектральноселективных потерь
3.1.2. Исследования двухчастотной генерации излучения с управлением усилением активной среды
3.1.3 Исследования двухчастотной генерации с поляризационным разделением излучения
3.2. Двухчастотные лазеры с взаимно ортогональной и параллельной поляризацией излучения в непрерывном, нано- и пикосекундными режимах лазерной генерации
3.2.1.Исследование непрерывной двухчастотной генерации в кристаллах ванадатов
3.2.2.Пассивный и активной режимы модуляции добротности двухчастотных лазеров
3.2.3. Комбинированный режим работы двухчастотных лазеров с активной синхронизацией мод
3.3. Усилитель двухчастотных импульсов с взаимно ортогональной и параллельной поляризацией излучения на основе кристаллов ванадатов
3.3.1 Усилитель с продольной накачкой
3.3.2 Усилитель на слэбе скользящего падения с поперечной накачкой
3.4. Генерация терагерцового THz излучения с использованием разностной частоты двухчастотного лазера в нелинейных кристаллах GaSe
3.5 Выводы к Главе
Глава 4. УПРАВЛЕНИЕ ВРЕМЕННЫМИ ПАРАМЕТРАМИ ЛАЗЕРОВ НА КРИСТАЛЛАХ ВАНАДАТОВ
4.1. Исследования нелинейно-оптические свойства полимерных пленок, содержащих одностенные углеродные нанотрубки
4.1.1 Спектры поглощения нанотрубок

%,2+*Н9/2

13/2
»11/2
»9/2
/ ч ч ч ч ч
/ к
1 1.3 мкм 1
=».

808 880 нм нм 1.0< 5 мкм

0.9 МКМ 1»

Рис. 1.3 Упрощенная диаграмма энергетических уровней Ш3+:УУС>4 С уровней, возбужденных излучением накачки, осуществляется быстрая релаксация на метастабильный уровень 4/73/2 с временем жизни порядка 100 мкс. Переходы с этого уровня в состояния 4/]5/2, 4/13/2, 4/ц/2 и 4/9/2 сопровождаются эффективной люминесценцией в области длин волн 1.31, 1.064 и 0.914 мкм.
Основная доля энергии высвечивается в переходах 4/г3/2—>4/ц/2 в области длин волн 1.06 мкм. Обычно на этом переходе и осуществляется генерация. Уровень 4Г3/2 в электрическом поле решетки расщеплен на два подуровня, а нижний уровень 4/Ш2 — на шесть подуровней. Особенностью кристаллов ванадатов является низкое расщепление нижнего и верхнего уровня. Поэтому спектр люминесценции 1.06 мкм имеет сложную структуру (рис. 1.3). Спектр состоит из 7 частично перекрывающихся линий [18].
Уровень 4/ц/2, являющийся нижним рабочим лазерным уровнем при генерации в области 1.06 мкм, расположен примерно на 0.27 эВ выше основного состояния 4/9/2. Эти уровни связаны между собой быстрой безизлучательной релаксацией. В то