CC BY
21ВКВО-2021- ЛАЗЕРЫ
DOI 10.24412/2308-6920-2021-6-142
ОДНО- И ДВУХВОЛНОВАЯ ГЕНЕРАЦИЯ ПИКОСЕКУНДНЫХ ИМПУЛЬСОВ С ЧАСТОТОЙ ПОВТОРЕНИЯ 9.5 ГГЦ В ВОЛНОВОДНОМ ND:YAG ЛАЗЕРЕ
1* 12 1 1 1 Понарина М.В. , Охримчук А.Г. ' , Рыбин М.Г. , Образцова Е.Д. , Долматов Т.В. ,
Букин В.В.1, Образцов П.А.1
'Институт Общей Физики им. А.М. Прохорова РАН, г. Москва 2Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева, г. Москва
E-mail: ponarinamariya@gmail. com
Двухволновые лазеры представляют интерес для различных применений, таких как обеспечение оптической связи, лазерная локация, генерация ТГц излучения. Одним из методов получения генерации на двух длинах волн является использование кристаллов, которые имеют несколько близлежащих энергетических переходов в одном ионе, таких как Nd:YAG [1]. Помимо этого, кристалл Nd:YAG является наиболее широко используемой лазерной средой, благодаря своим превосходным оптическим и механическим свойствам.
Известны работы, в которых многоволновая генерация в Nd:YAG лазерах достигалась путем внедрения в конструкцию дополнительного устройства, например, охладительной системы, оптического фильтра, выходного зеркала резонатора с покрытием, отражающим в нескольких диапазонах длин волн [2-4]. Однако, обычно использование дополнительного элемента значительно усложняет оптическую схему и не позволяет сделать ее компактной.
В данной работе создан компактный Nd:YAG лазер, основанный на использовании графена, нанесенным на выходное зеркало резонатора, в качестве насыщающегося поглотителя и волноводной структуры [5]. Для накачки активного элемента используется излучение непрерывного одномодового диодного лазера с длиной волны 808 нм и средней мощностью 350 мВт. Излучение накачки фокусируется в новую волноводную структуру, созданную внутри кристалла Nd:YAG (1 ат.%) методом прямой записи пучком фемтосекундного лазера [6]. Волновод трубчатого типа с оболочкой пониженного показателя преломления и диаметром сердцевины 20 мкм записан с помощью лазера на длине волны 1030 нм и с длительностью импульса 180 фс, сфокусированного объективом с числовой апертурой NA=0,65. Оболочка волновода состоит из 32 треков, в каждом из которых показатель преломления понижен по сравнению с необлучённой сердцевиной волновода на 5*10-3.
Плоскопараллельный резонатор образован двумя зеркалами: дихроичным зеркалом, глухим в диапазоне 1060-1070 нм и прозрачным на длине волны накачки 808 нм, нанесенным на входной торец кристалла, и выходным зеркалом. Для прецизионного контроля длины резонатора выходное зеркало с графеном оснащено пьезоэлектрическим элементом.
В этой работе продемонстрирована возможность управляемого переключения между одно- и двухволновым режимами в компактном твердотельном Nd:YAG лазере с диодной накачкой и новой волноводной архитектурой без увеличения размера системы. Контролируя параметры накачки, получены одно- и двухволновая генерации в режиме пассивной синхронизации мод. В частности, за счет точной настройки внутрирезонаторных потерь [7] и контроля поляризации накачки достигается стабильная непрерывная пассивная синхронизация мод на длине волны 1064 нм и двухволновая генерация в режиме синхронизация мод на длинах волн 1061 и 1064 нм с частотой повторения импульсов 9.5 ГГц [8]. Предлагаемый подход не ограничивается переходом 4F3/2 -> 4In/2 в Nd:YAG, но также применим для других уровней энергии и активных сред со сложным профилем усиления.
Литература
B.M, Laser Phys. 20, 622-634 (2010) Walsh Cho C Y. et al, Laser Phys. Lett. 10, 045806 (2013) Demirbas U, J. Opt. Soc. Am. B 35, 2994-3003 (2018) WangX. et al, Opt. Comm 376, 67-71, (2016) Okhrimchuk A.G. and Obraztsov P.A., Sci. Rep 5, 11172 (2015) OkhrimchukA.G. et al, Opt. Express 20 (4), 3832-3843 (2012) Ponarina M.V. et al, Quantum Electron 49 (4), 365-370 (2019) Ponarina M. et al, Appl. Phys. Express 14, 072001 (2021)
142 №6 2021 СПЕЦВЫПУСК «ФОТОН-ЭКСПРЕСС-НАУКА 2021» www.fotonexpres.rufotonexpress@mail.ru
