CC BY
0_ , SSÄSSESeXS ЛАЗЕРНАЯ ФИЗИКА И ВОЛОКОННАЯ ОПТИКА
"ПРОХОРОККИЕ НЕДЕЛИ-
Твердотельный лазер c полупроводниковой накачкой на керамике Y2Ö3:Tm
Арискин А.О., Жамков А.М.
Мордовский государственный университет им Н.П. Огарёва, Саранск Е-mail: alehandro.ariskin@yandex. ru
DOI: 10.24412/cl-35673-2024-1-12-14
Материалы на основе полуторных оксидов, легированных редкоземельными ионами, находят широкое применение в качестве активных сред твердотельных лазеров [1]. Это обусловлено высокими значениями теплопроводности и механических характеристик данных материалов. Также они характеризуются высокими значениями пиковых сечений поглощения и вынужденного излучения редкоземельных ионов-активаторов. Однако из-за высокой температуры плавления (выше 2438 °С), получение их в виде монокристаллов затруднено. Поэтому разработка лазерных керамик на основе полуторных оксидов, легированных редкоземельными ионами, представляет значительный интерес.
Впервые о лазерной генерации на переходе 3F4^3H ионов Tm3+ при полупроводниковой накачке в керамике Y2Ü3:Tm (cTm=1,7 ат.%), полученной во Фрязинском филиале ИРЭ РАН, было сообщено в работе [2]. В дальнейшем работы по совершенствованию технологии получения керамики Y2Ü3:Tm были продолжены, и в настоящем докладе представлены результаты генерационного эксперимента по получению двухмикронной лазерной генерации на керамике Y2Ü3:Tm (стш=3 ат.%), изготовленной во Фрязинском филиале ИРЭ РАН Балашовым В. В.
Для проведения генерационного эксперимента из образца керамики Y2Ü3:Tm (стш=3 ат.%) был вырезан активный элемент в виде параллелепипеда с размерами 3^3^15 мм. Для проверки оптического качества активного элемента были получены изображения его поверхностей и внутренних областей с использованием микроскопа высокого оптического разрешения Carl Zeiss Axio Imager Z2 (см. рис. 1).
Как видно из рисунка, поры в активном элементе из керамики Y2Ü3:Tm в большей степени сосредоточены вблизи поверхности активного элемента.
22-24 октября 2024 г.
Рис. 1. Изображения боковых поверхностей и внутренних областей на расстояниях 0,25 и 0,6 мм от верхней поверхности активного элемента из
керамики Y2Oз:Tm.
Оптическая схема лазера на керамике Y2Oз:Tm показана на рис. 2. Резонатор лазера образован входным плоским зеркалом и выходным сферическим зеркалом с радиусом кривизны 150 мм. Коэффициенты отражения и пропускания входного зеркала в спектральном диапазоне 1,9-2,1 мкм соответствовали R>99 % и ^0,5 %. Коэффициент пропускания T выходного зеркала на длине волны X = 1,95 нм составляет ~30 % и около 3 % — в спектральном диапазоне 2,0-2,1 мкм. В качестве источника накачки была использована линейка лазерных диодов мощностью 45 Вт с длиной волны излучения 793 нм. Излучение накачки фокусировалось в активный элемент с помощью четырехлинзового объектива в пятно диаметром около 500 мкм.
Рис. 2. Оптическая схема лазера на керамике Y2O3:Tm.
На переходе ионов Tm3+ в керамике Y2Oз:Tm была
получена лазерная генерация с длинной волны 2073 нм. Спектр лазерной генерации на переходе ионов ^3+ в керамике
Y2Oз:Tm показан на рис. 3.
p».. w
Рис. 3. Спектр генерации на Рис. 4. Зависимость выходной
переходе 3F4^-3H6 ионов Tm3+ в мощности лазера на керамике
керамике Y203:Tm. Y203:Tm от мощности накачки,
поглощённой в активном элементе.
Зависимость выходной мощности излучения лазера на керамике Y203:Tm от мощности накачки, поглощенной в активном элементе, приведена на рис. 4. Дифференциальный КПД лазера на керамике Y203:Tm составил 29 %.
Авторы выражают благодарность научному руководителю д.ф.-м.н. Рябочкиной П.А. за постановку научной задачи, помощь в измерениях и обсуждение результатов и к.ф.-м.н. Герасимову М.В. за помощь в проведении экспериментов с использованием микроскопа Carl Zeiss Axio Imager Z2 Vario.
1. Strange H., Petermann K., Huber G. and Duczynski E.W., Appl. Phys. B.1989,49,269-273.
2. Рябочкина П.А., Чабушкин А.Н., Копылов Ю.Л. и др., Квантовая электроника. 2016, 46(7), 597-600.
