Компактный лазер на основе кристалла Tm:KY(WO₄)₂ , работающий в режиме пассивной модуляции добротности

Тулиевые лазеры с диодной накачкой, работающие в спектральной области около 2 мкм, находят широкое применение в различных областях, таких как хирургия, дальнометрия и дистанционное зондирование атмосферы. В статье продемонстрирован макет твердотельного Tm:KYW лазера, работающий в режиме пассивной модуляции добротности с насыщающимся поглотителем на основе поликристаллического Cr:ZnSe, синтезированного методом химического газофазного осаждения.

Максимальная выходная мощность лазера в непрерывном режиме генерации достигала ≈ 0,65 Вт на длине волны 1940 нм при дифференциальной эффективности по поглощённой мощности накачки 55 %. В режиме пассивной модуляции добротности при использовании насыщающегося поглотителя Cr:ZnSe c начальным пропусканием 95 % энергия лазерных импульсов составила 26 мкДж, максимальная частота следования импульсов достигала 6 кГц при падающей мощности накачки 2.2 Вт. При использовании насыщающегося поглотителя с начальным пропусканием 90 % энергия лазерных импульсов достигала 40 мкДж, длительность импульсов не превышала 10 нс.

На основе полученных результатов можно сделать вывод, что данные кристаллы являются перспективными активными средами для лазеров, излучающих в спектральном диапазоне около 2 мкм, для применения в составе хирургических систем и систем лазерной дальнометрии. Предполагается использование разработанного макета лазера в составе комплекса по измерению порог оптического разрушения насыщающихся поглотителей и нелинейных кристаллов в области 2 мкм.

1. Scholle K., Lamrini S., Kookmann P., Fuhrberg P. 2μ laser sources and their possible applications Frontiers in Guided Wave Optics and Optoelectronics. IntechOpen, 2010. DOI: 10.5772/39538

2. . Guretskii S.A., Trukhanova E.L., Kravtsov A.V., Gusakova N.V., Gorbachenya K.N., Kisel V.E., Yasukevich A.S., Lisiecki R., Lukowiak A., Karpinsky D.V., Ozen Y., Ozcelik S. Tm3+:KY(WO4)2 single crystals: сontrolled growth and spectroscopic assessment. Optical Materials, 2021, vol. 120, p. 111451..

3. Gaponenko M., Kuleshov N., Sudmeyer T. Efficient diode-pumped Tm:KYW 1.9-μm microchip laser with 1 W CW output power. Opt. Express, 2014, vol. 22, pp. 11578–11582. DOI: 10.1364/OE.22.011578

4. Lagatsky A.A., Calvez S., Gupta J.A., Kisel V.E., Kuleshov N.V., Brown C.T.A., Dawson M.D., Sibbett W., Broadly tunable femtosecond mode-locking in a Tm:KYW laser near 2 μm. Opt. Express, 2011, vol. 19, pp. 9995–10000. DOI: 10.1364/OE.19.009995

5. Gaponenko M.S., Onushchenko A.A., Kisel V.E., Malyarevich A.M., Yumashev K.V., Kuleshov N.V. Compact passively Q-switched diode-pumped Tm:KY(WO4 )2 laser with 8 ns/30 μJ pulses. Laser Phys. Lett., 2012, vol. 9, pp. 291–294. DOI: 10.1002/lapl.201110128

6. Batay L., Kuzmin A., Grabtchikov A., Lisinetskii V., Orlovich V., Demidovich A., Titov A., Badikov V., Sheina S., Panyutin V., Mond M., Kuck S. Efficient diode-pumped passively Q-switched laser operation around 1.9 μm and selffrequency Raman conversion of Tm-doped KY(WO4)2. Appl. Phys. Lett., 2002, vol. 81, pp. 2926–2936. DOI: 10.1063/1.1514393

7. Gaponenko M., Troshin A., Malyarevich A., Kisel V., Kuleshov N., Yumashev K., Onushchehko A., Zhilin A., Levchenk V. Passive Q-switching of diodepumped Tm:KY(WO4 )2 laser with PbS-doped glass and Cr:ZnSe crystal. International Conference on Lasers, Applications and Technologies 2007: Advanced Lasers and Systems, vol. 6731, 67310T. DOI: 10.1117/12.752636