Разработка минилазеров для исследования записи информации в светочувствительных материалах нелинейно-оптическими методами

• Автор: Сергеев, Андрей Николаевич
• Шифр специальности: 05.27.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 102 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ОСОБЕННОСТИ И ПРИМЕНЕНИЕ МИКРОЧИПОВЫХ И МИНИЛАЗЕРОВ
1Л. Особенности генерации минилазеров и микрочип-лазеров с пассивной модуляцией добротности
1.2. Сокращение длительности импульса при обратном ВКР-преобразовании лазерного импульса
1.3. Применение лазерных комплексов на основе минилазеров для оптической записи информации
ГЛАВА 2. Тепловые процессы в активной среде твердотельного лазера с торцевой диодной накачкой
2.1. Расчет тепловых процессов в активной среде с дополнительными торцевыми теплоотводами
2.2. Экспериментальное исследование особенностей активных элементов с дополнительными торцевыми теплоотводами
ГЛАВА 3. Особенности генерации и управление пространственно-временной структурой излучения микрочип-лазеров
3.1. Особенности пространственно-временной структуры генерации микрочип-лазеров с пассивной модуляцией добротности
3.2. Управление пространственно-временной структурой минилазера с помощью активной внутрирезонаторной оптики
3.3. Эффективность обратного ВКР-преобразования и временной компрессии субнано- и пикосекундных импульсов
ГЛАВА 4. Двухфотонная запись стабильных фотолюминесцентных центров в материалах на основе хромонов
4.1. Определение порогов двухфотонной записи фотолюминесцентных центров и порога разрушения материала
4.2. Некоторые спектральные свойства записанных люминесцентных меток
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Список литературы

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы
Лазерные импульсы субнано- и пикосекундного, диапазона широко применяются в научных исследованиях, медицине, в промышленности для микрообработки материалов. Для разработки мобильных устройств получили распространение компактные твердотельные минилазеры с диодной накачкой и, в частности, микрочиповые лазеры. Микрочиповый лазер с пассивной модуляцией добротности представляет собой, как правило, композитную сборку, состоящую из активной лазерной среды, пассивного затвора, а в некоторых случаях, дополнительных прозрачных теплоотводов и нелинейных преобразователей частоты. Зеркала резонатора, как правило, нанесены на торцы композитного элемента. Элементы микрочип-лазера диффузно сварены между собой или механически сопряжены через иммерсионные слои. При необходимости использовать отдельные конструктивно оформленные компоненты (например, поляризаторы или активные затворы), внутрирезонаторные элементы размещаются в жестком корпусе с минимальными воздушными зазорами. В этом случае излучатель можно отнести к классу минилазеров. Длина резонатора минимизируется с целью получения насколько возможно более коротких импульсов в приближенном к одночастотному режиму генерации. Типичная длина резонатора лежит в пределах 2-20 мм.
В компактных твердотельных лазерах с торцевой накачкой допустимый уровень вводимой в активный элемент мощности накачки определяется происходящими в нем тепловыми процессами. В этом плане ряд существенных преимуществ можно получить при использовании дополнительных торцевых теплоотводов, диффузно сопряженных с активным элементом. Представляет интерес исследование тепловых процессов, определение термонапряжений и перегрева, а также сравнение

ГЛАВА 2. Тепловые процессы в активной среде твердотельного лазера с торцевой диодной накачкой
Характерной особенностью работы активных элементов (АЭ) компактных лазеров с торцевой диодной накачкой является наличие значительных пространственных градиентов тепловыделения в АЭ. Их существование обусловлено геометрией и пространственной структурой пучка накачки, а также наличием сильного поглощения накачки в активной среде. Характерный пространственный масштаб этих градиентов сопоставим с размерами самого АЭ. В разделе 2.1 второй главы рассмотрены тепловые процессы в активной среде твердотельного лазера с продольной диодной накачкой. Проведено сравнение активных элементов с дополнительными торцевыми теплоотводами (неактивированными и с градиентной концентрацией активатора) [60-62] и гомогенных активных элементов. Исследованы термонапряжения в активном элементе и их влияние на параметры наводимой тепловой линзы [63].
2.1. Расчет тепловых процессов в активной среде с дополнительными торцевыми теплоотводами
Моделирование теплофизических процессов в АЭ проводилось с помощью метода конечных элементов в программе ЬавСАБ. Для предварительного анализа влияния конструкции торцевых теплоотводов на пространственную структуру излучения на этапе определения температурного профиля и механических напряжений в среде задача полагалась радиально симметричной и стационарной. Последнее оправдано тем, что в большинстве случаев в реальных условиях эксплуатации временной интервал между соседними импульсами накачки сведен к минимуму и составляет единицы или доли миллисекунд. Система уравнений, описывающая стационарный профиль температурного распределения Т(г, г) при наличии источника тепловыделения С>(г, г), выглядит следующим образом: