WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 |

Испытание пассивного затвора для модуляции добротности резонатора была проведены в йодном фотодиссоционном лазере, в котором световая накачка активной среды осуществлялась излучением импульсного разряда в цилиндрическом зазоре полостной ксеноновой лампы. Было установлено, что, как и при использовании пассивных затворов на основе жидкостных красителей, оптимальная величина начального пропускания кристаллического пассивного затвора для йодного лазера лежит так же в области 10-15%. При этом отношение энергии йодного лазера в режиме модулированной добротности резонатора к энергии импульса в режиме свободной генерации, полученной в аналогичных условиях составляло 0.25 и близко к аналогичной величине, наблюдавшейся в этом же лазере с использованием пассивных затворов на основе жидкостных красителей. Зарегистрированный на осциллограмме временной профиль импульса генерации (в полном соответствии с выполненными оценками релаксационных характеристик фототропного затвора) представляет собой одиночный импульс длительностью 15-30 нс, меняющийся в зависимости от варьируемых условий усиления в газовой активной среде йодного лазера. Результаты по исследованию фототропного затвора для диапазона длин волн 1.2-1.4 мкм показывают, что исследованные затворы стабильно сохраняют рабочие характеристики в течение длительного времени, обладают относительно высокой скоростью релаксации возбужденного состояния и могут успешно применяться для реализации режима пассивной модуляции добротности резонатора в лазерах указанного диапазона длин волн.

В пятой главе приведены результаты исследований модулирующих свойств пассивного затвора на основе кристаллов АИГ:V в миниатюрных неодимовых лазерах с торцевой полупроводниковой накачкой. Были исследованы режимы модуляции добротности на длинах волн 1.32 и 1.06 мкм. На длине волны 1.32.мкм исследования проводились дл двух типов резонаторов. Их схемы приведены на рис.11. В первом из них был использован активный элемент с плоскими торцами диаметром 4мм х4 мм. Во втором был использован активным элемент, имеющий те же размеры с торцом, обработанным под сферу с радиусом r=3 см.

Рис. 11. Резонаторы с двумя типами активных элементов АИГ:Nd.

Конфигурация внутрирезонаторной моды для обоих резонаторов представлена на рис. 12.

Резонатор с элементом со сферическим торцом позволяет создавать внутрирезонаторную перетяжку моды, что дает возможность иметь на нелинейном элементе более чем двукратное превышение мощности лазерного пучка по сравнению с плотностью мощности на активном элементе. Режимы модуляции добротности на длине волны 1.32 мкм были получены для двух конфигураций резонаторов и для АИГ:V затворов с различными значениями начальных пропусканий.

Рис.12. Радиус внутрирезонаторной моды для резонаторов с различной геометрией активных элементов(АЭ)

1-Плоский АЭ,

2- АЭ со сферическим входным торцом при диаметре входного пятна 0.2x0.2 мм.

Результаты исследований приведены в таблице 5. Коэффициент преобразования непрерывного излучения в моноимпульс оказался больше для оптической схемы с активным элементом со сферическим торцом. Для плоскопараллельного резонатора отношение мощностей моноимпульсной и непрерывной генерации составило 0.3. Для активного элемента со сферическим торцом оно равнялось 0.45.

Выходной сигнал представлял собой непрерывный ряд гладких импульсов с длительностями единиц десятков наносекунд.

Таблица 5.

Непрерывная генерация

Моноимпульс

T=98%

Моноимпульс

T=94%

Моноимпульс

T=90%

Плоский

АЭ

Сферич

АЭ

Плоский

АЭ

Сферич

АЭ

Средняя выходная мощность, мВт

450

550

210

150

175

148

Порог, Вт

0.2

0.2

0.4

0.9

0.6

0.9

Длительность импульса, нс

-

-

60

14

12.5

6.7

Частота повторения, КГц

-

-

50

20

25

20

Пиковая мощность, Вт

70

500

550

1100

Кроме того, была испытана оптическая схема, где пассивный затвор служил выходным зеркалом. Схема такого лазера приведена на рис. 13. Для моноимпульсного режима на длине волны 1.32 мкм был достигнут дифференциальный КПД 19% при средней выходной мощности до 145 мВт. Длительность импульса составила 6.7 нс при частоте повторения 20Кгц.

Рис.13. Оптическая схема и конфигурация внутрирезонаторной моды для лазера с активным элементом АИГ:Nd со сферическим торцом и пассивным затвором с нанесенным на нем выходным зеркалом.

Были проведены генерационные исследования режима пассивной модуляции добротности на длине волны 1.06 мкм. Основанием для этого послужили сравнительные данные по спектроскопическим характеристикам пассивных затворов на основе гранатов с хромом и ванадием. Они приведены в таблице 6. Как видно из таблицы 6, не смотря на меньшее значение сечения поглощения из основного состояния (3.0*10-18 см2) на длине волны 1.06 мкм по сравнению со значением для кристалла АИГ:Cr4+(5.7*10-18 см2), у АИГ:V наибольшее значение отношения сечения поглощения из основного состояния к сечению поглощения из возбужденного состояния (GSA/ESA = 20).

Таблица 6

Q- switch

GSA=1.06m

*1018 cm2

ESA=1.06m

*1019 cm2

GSA=1.35m *1018 cm2

ESA=1.35m

*1018 cm2

YAG:Cr4+

5.7

8.0

-

-

GSGG:Cr4+

3.2

4

-

-

YAG:V3+

3.0±1.2

1.4±0.6

7.4±2.8

3.0±2

GSA сечение поглощения из основного состояния

ESA - сечение поглощения из возбужденного состояния

От этого зависит контраст затвора и эффективность преобразования в моноимпульс. В таблице 7 приведены экспериментально полученные параметры для режима модуляции добротности с помощью затворов на основе кристаллов АИГ:V на длине волны 1.06 мкм в АИГ:Nd в миниатюрном лазере с торцевой накачкой излучением лазерного диода с мощностью 2 Вт. Для сравнения в этой же системе были получены параметры модуляции добротности с помощью пассивного затвора на основе АИГ:Cr4+.

Таблица 7.

YAG:V3+, T0=68%

YAG:V3+, T0=77%

YAG:V3+, T0=84%

YAG:Cr4+, T0=77%

E, J

35

23

12

30

, ns

2

2.5

4.5

1.9

F, KHz

8

15

18

10

P, mW

280

360

220

300

а)

б)

в)

Рис. 14. Осциллограммы моноимпульсов 1.064 мкм : а) АИГ:V, T0=68%, б) АИГ:V, T0=77%, в) АИГ:Cr4+, T0=77%. Временной масштаб развертки осциллографа 5 нс/деление.

Максимальный коэффициент преобразования в моноимпульс (0.45) и максимальная средняя мощность (360 мВт) наблюдались для затвора на основе АИГ:V с начальным пропусканием 77%. При сравнимых условиях в лазере с затвором на основе АИГ:Cr4+ с таким же начальным пропусканием эффективность преобразования составила 0.33, что существенно меньше (в ~1.36 раза), чем в лазере с затвором на основе АИГ:V.

Таким образом, показано, что затвор на основе АИГ:V, может обеспечивать модуляцию добротности как в спектральной области 1.3 мкм, так и в области 1 мкм.

Выводы.

Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»