О многочастотной генерации EnYLF-лазера с диодной накачкой и пассивным Fe:znse-затвором Текст научной статьи по специальности «Физика»

УДК 535.374

О МНОГОЧАСТОТНОЙ ГЕНЕРАЦИИ ErrYLF-ЛАЗЕРА С ДИОДНОЙ НАКАЧКОЙ И ПАССИВНЫМ FerZnSe-ЗАТВОРОМ В.С. Жилина, Д.Ю. Сачков, В.Ю. Храмов

Теоретически исследуются спектрально-энергетические параметры лазерной генерации в кристалле Er:YLF в режиме пассивной модуляции добротности, реализуемой затворами на основе кристаллов Fe:ZnSe. Ключевые слова: лазер, эрбиевые кристаллы, пассивная модуляция добротности.

Увеличение импульсной мощности лазеров, излучающих в области 3 мкм, способно существенно улучшить результаты воздействия на твердые и мягкие биологические ткани. Одним из возможных способов увеличения импульсной мощности лазера является использование режима модуляции добротности.

В рамках настоящей работы создана теоретическая модель EnYLF-лазера с диодной накачкой и пассивной модуляцией добротности FeiZnSe-затвором. Модель позволяет описать одновременную генерацию на произвольном числе дискретных спектральных линий трехмикронного перехода иона Er3+ с учетом процессов нелинейного межионного взаимодействия по кросс-релаксационным схемам. В работе учитывалась генерация только на трех длинах волн, соответствующих основным максимумам сечения вынужденного излучения кристалла Er:YLF (2,66 мкм, 2,71 мкм и 2,81 мкм [1]), для которых реализована генерация излучения при проведении экспериментальных исследований. Параметры кристалла Fe:ZnSe для этих длин волн заимствованы из работы [2]. Результаты расчетов находятся в хорошем согласии с предварительными данными, полученными на лабораторном макете EnYLF-лазера с Fe^nSe-затвором.

Как и следовало ожидать исходя из данных о сечениях вынужденного излучения и поглощения [1], генерация начинается на длине волны 2,66 мкм, для которой отношение сечения усиления активной среды к сечению поглощения в пассивном затворе является максимальным. После излучения нескольких импульсов на этой длине волны следующие импульсы генерации происходят на длине волны 2,71 мкм, а затем на длине волны 2,81 мкм. Данный эффект смещения длины волны генерации в неселективном резонаторе, в первую очередь, связан с заселением нижнего лазерного уровня 4/13/2 и качественно соответствует основным положениям работы [3].

Теоретическое моделирование показало, что существует нетривиальная спектральная зависимость энергии пичков генерации от величины начального коэффициента пропускания пассивного затвора T0. В области высоких значений T0 энергия генерации пичка излучения на длине волны 2,66 мкм превышает энергию пичков генерации на больших длинах волн. При уменьшении величины начального пропускания затвора T0 характер энергетической зависимости меняется на противоположный.

Результаты работы показывают, что в импульсно-периодическом режиме EnYLF-лазера возможно управление спектром его генерации за счет изменения длительности импульса накачки, средней мощности излучения накачки и скважности следования импульсов. В частности, в неселективном резонаторе осуществим режим генерации в виде последовательности чередующихся по спектру генерации импульсов излучения на длинах волн 2,66 и 2,81 мкм, причем импульсы генерации на длине волны 2,66 мкм могут завершать последовательность импульсов генерации в пачке. Данный режим может найти применение при решении ряда медицинских задач, для которых важен больший коагуляционный эффект при облучении биоткани коротковолновым излучением при завершении хирургических операций.

1. Labb'e C., Doualan J.-L., Girard S., Moncorg'e R., Thuau M. Absolute excited state absorption cross section measurements in Er3+:LiYF4 for laser applications around 2,8 ^m and 551 nm // J. Phys.: Condens. Matter. - 2000. - V. 12. -Р. 6943-6957.

2. Kernal J., Fedorov V.V., Gallian A., Mirov S.B., Badikov V.V. 3,9-4,8 ^m gain-switched lasing of Fe:ZnSe at room temperature // Optics Express. - 2005. - V. 13. - I. 26. - Р. 10608-10615.

3. Иночкин М.В., Назаров В.В., Сачков Д.Ю., Хлопонин Л.В., Храмов В.Ю. Динамика спектра генерации трехмикронного ErYLF-лазера при полупроводниковой накачке // Оптич. журнал. - 2009. - Т. 76. - № 11. - С. 62-67.

Жилина Вера Сергеевна - СПбГУ ИТМО, студ., [email protected]; Сачков Дмитрий Юрьевич -СПбГУ ИТМО, аспирант, [email protected]; Храмов Валерий Юрьевич - СПбГУ ИТМО, д.т.н., проф., зав. кафедрой, [email protected]

Научно-технический вестник Санкт-Петербургского государственного университета информационных технологий, механики и оптики, 2010, № 2(66)