Многоволновые лазерные системы пико- и наносекундных импульсов УФ- и ИК- спектральных диапазонов

• Автор: Садовский, Сергей Павлович
• Шифр специальности: 01.04.21
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 105 с. : ил.

Оглавление
Введение

Список публикаций

Краткое содержание работы

Глава 1. Обзор литературы

1.1 Методы формирования импульсов короткой и ультракороткой длительности

1.2 Генерация суммарной частоты, оптическая параметрическая генерация и усиление света

1.3 Генерация УФ-излучения

1.4 Двухчастотная лазерная генерация

Глава 2. Генерация пикосекундных УФ-импульсов

2.1 Генерация пикосекундных УФ-импульсов с длиной волны 248 нм на основе Ш3+:УАР-лазера
2.1.1 Выбор схемы нелинейно-оптического преобразования
2.1.2 Экспериментальная установка
2.1.3 Нелинейное преобразование излучения
2.2 Генерация мощных пикосекундных УФ-импульсов с длиной волны 193.4 нм на основе ]Чс13+:УАО-лазера и эксимерного АгГ-усилителя
2.2.1 Выбор схемы нелинейно-оптического преобразования
2.2.2 Экспериментальная установка
2.2.3 Нелинейное преобразование излучения
2.2.4 Усиление в АгР-эксимерном усилителе
2.3 Выводы к Главе

Глава 3. Управление добротностью лазеров пассивным затвором из
кристаллов Со2+:С(ЬСа5С>12 и Со2+:№^А1
3.1 Спектрально-модуляционные характеристики кристалла Со2+:Сс1зСа50|
3.2 Модуляция добротности в области 1.3 мкм
3.3 Модуляция добротности в области 1.5 мкм
3.4 Выводы к Главе
Глава 4. Перестраиваемая двухчастотная генерация Nd3f:YV04-лaзepa на
переходе неодима 4Рз/2~^4I11/
4.1 Экспериментальная установка
4.2 Результаты
4.3 Выводы к Главе
Заключение
Список используемых сокращений
Список литературы

Введение
Актуальность работы. Многообразие задач исследовательского и технологического характера, решение которых требует наличия источников когерентного излучения с оптимальными для каждой задачи параметрами, а именно: длины волны, энергии, мощности, длительности импульса, ширины спектра, частоты повторения импульсов и т.д., предопределяет повышенный интерес к созданию и развитию новых лазерных систем. К настоящему времени известно огромное число активных лазерных сред, на которых получена генерация в ультрафиолетовом (УФ), видимом и инфракрасном (ИК) диапазонах. Однако до сих пор существуют спектральные области, для которых отсутствуют источники лазерного излучения, либо их характеристики не соответствуют предъявляемым требованиям.
Существенно расширить диапазон длин волн позволяют методы нелинейной оптики: за счет преобразования излучения во вторую и высшие гармоники, вынужденного комбинационного рассеяния света (ВКР) [1] и параметрической генерации света (ПГС) [2]. Особенностью последнего является возможность плавной перестройки длины волны и настройка на конкретную, требуемую в эксперименте частоту лазерного излучения.
Наличие источников излучения высокой мощности в ультрафиолетовом диапазоне представляет чрезвычайно важный интерес с точки зрения практического их применения в фотохимии [3, 4], фотолитографии [5], УФ-спектроскопии [6], обнаружении следов загрязняющих веществ в атмосфере [7], фотоабляции органических материалов [8], в системах масс-спектрометрии [9] и для решения многих других задач [7, 10, 11]. Особое место занимает проблема создания спектрально перестраиваемых источников УФ-импульсов ультракороткой длительности с высокой пиковой мощностью [12]. Такие источники необходимы, в частности, для создания когерентного ВУФ-излучения в области 10—100 нм [13, 14].

небольшой динамический диапазон. Возможно использование такого метода измерения, если расширить динамический диапазон ЭОК, чтобы одновременно записывать интенсивность фона и основного импульса. В случае высокого контраста излучения —106—108 возможно применение указанного метода с мультисъёмкой и накоплением сигнала фона и уменьшением интенсивности основного сигнала [70]. Использование данного метода для установления контраста в УФ-диапазоне сопряжено с техническими сложностями. Входное стекло камеры должно быть выполнено из увиолевого стекла, чтобы предотвратить полное поглощение коротковолнового сигнала. Должна быть обеспечена соответствующая система регистрации.
Например, для ИК-области излучения в работе [71] измерения пространственно-временных характеристик сверхкоротких лазерных импульсов петаваттной мощности лазерной установки “ФЕМТО” с длиной волны 911 нм были проведены с использованием электронно-оптической камеры (ЭОК) — РЭ-1/81, разработанной и изготовленной в ИОФ РАН. Максимальное разрешение камеры 1,0±0.5 пс. Показано, что временной профиль интенсивности цуга пикосекуыдньтх импульсов может быть точно определен для импульсов, разделенных во времени на несколько пикосекунд. В камере использовался электронно-оптический преобразователь (ЭОП) — ПИФ-01 с серебряно-кислородно-цезиевым фотокатодом 81. Камера способна измерять контраст излучения с высокой (не менее 103) точностью [71].
Проблема оценки и измерения контраста по энергии и интенсивности в УФ-системах с задающим УКИ лазером и эксимерным усилителем освещена только в ограниченном числе работ. В работе [72] было получено мощное УФ-излучение и измерен контраст излучения. Затравочное излучение с длиной волны 248 нм, энергией ЮмДж и длительностью импульса менее 0.5 пс усиливалось в трехпроходной схеме в КгЕ-усилителе до энергии 20 мДж в пучке 20x20 мм2. Для измерения контраста излучения была реализована следующая схема: излучение после усилителя ослаблялось, фокусировалось линзой и ограничивалось апертурной диафрагмой, входной сигнал закрывался. С помощью этой системы