Мощные высокоэффективные и компактные твердотельные лазеры ближнего и среднего ИК-диапазонов с нелинейно-оптическим преобразованием частоты
Разработки мощных и компактных твердотельных лазеров среднего ИК-диапазона весьма актуальны: эти лазеры имеют множество применений в таких областях, как медицина, прецизионная обработка материалов, экологический мониторинг, контроль производственных процессов, решение военно-технических задач. Исследования, проводимые в ИПФ РАН в последние годы, позволили создать компактные и высокоэффективные твердотельные лазеры (на основе кристаллов Nd:YAG и Nd:YVO4, Ho:YAG и Tm:YLF и керамики Tm:Lu2O3 с диодно-лазерной накачкой), способные генерировать излучение с высоким качеством пучка в диапазоне длин волн 1–2 мкм. С помощью нелинейно-оптических параметрических генераторов света (ПГС) излучение этих лазеров преобразуется в средний ИК-диапазон.
В группе под руководством О. Л. Антипова созданы лазеры на основе пластин Nd:YVO4 с боковой диодной накачкой и скользящим падением пучка генерации на накачиваемую поверхность. Излучение этих лазеров на длине волны 1064 нм было эффективно преобразовано в средний ИК-диапазон (на длину волны 3391 нм) в ПГС на основе периодически-поляризованного LiNbO3:MgO. Узкая полоса генерации в среднем ИК-диапазоне (<0,1 см-1) была достигнута за счет инжекции в однорезонаторный ПГС излучения He–Ne-лазера.
Еще одним важным результатом является создание лазера на основе керамики Tm3+:Lu2O3, впервые изготовленной по заказу ИПФ РАН компанией «Konoshima Chemicals, Co» (Япония). С помощью этой керамики была получена эффективная лазерная генерация на длине волны ~2095 нм (наиболее длинноволновая для тулиевых лазеров) при накачке коммерчески доступными диодами на длине волны ~810 нм. Эффект кроссрелаксации ионов Tm3+ (каждый поглощенный квант накачки приводит к двум возбужденным ионам) обеспечивает эффективность преобразования мощности накачки в мощность двухмикронной лазерной генерации более 40%.
Созданы лабораторные макеты лазеров на керамике Tm3+:Lu2O3, способные генерировать в непрерывном или импульсно-периодическом режимах излучение со средней мощностью более 50 Вт.
