Исследование особенностей тепловой линзы в активном элементе лазерного усилителя при мощной диодной накачке
+7 (383) 343-12-55 vestnik@ssga.ru
Ru
En
Ru
En
Авторам публикаций
Вестник СГУГиТАрхив журнала Исследование особенностей тепловой линзы в активном элементе лазерного усилителя при мощной диодной накачке

Исследование особенностей тепловой линзы в активном элементе лазерного усилителя при мощной диодной накачке

Оптико-электронные приборы и комплексы
УДК: 681.7.066
DOI: 10.33764/2411-1759-2019-24-2-220-228
Г. В. Купцов 1, А. В. Лаптев 1, В. А. Петров 1, В. В. Петров 1, Е. В. Пестряков 1
Год: 2019
Том: 24
№: 2
Страницы: 220 - 228
1 Институт лазерной физики СО РАН, 630090, Россия, г. Новосибирск

Финансирование: -

Аннотация:

В Институте лазерной физики СО РАН разрабатывается фемтосекундная лазерная система с частотой повторения импульсов до 1 кГц. Ключевым компонентом системы является канал лазерного усиления, основанный на кристаллах, активированных ионами Yb3+. Расчетная средняя мощность на выходе канала составляет 300 Вт. При создании систем с одновременно высокой средней и пиковой мощностью тепловые эффекты в мощных лазерных усилителях являются определяющими для параметров излучения на выходе системы. Целью данной работы является исследование зависимости величины фокусного расстояния наведенной тепловой линзы в активном элементе лазерного усилителя канала лазерного усиления от мощности диодной накачки при помощи геометрического метода. Приведены результаты экспериментов по измерению зависимости величины тепловой линзы в активном элементе Yb:YAG геометрическим методом от мощности диодной накачки в многопроходном усилителе. Определены теоретическая и экспериментальная зависимости фокусного расстояния тепловой линзы в кристалле Yb:YAG от мощности диодной накачки в диапазоне 10–120 Вт. При этом фокусное расстояние термически наведенной линзы по вертикальной оси изменялось от 5,67 до 0,44 м, по горизонтальной оси – от 3,06 до 0,4 м. Экспериментально полученные данные находятся в согласии с теоретическим расчетом фокусного расстояния тепловой линзы. Результаты данной работы будут использованы при оптимизации энергетических, пространственных и фазовых характеристик излучения лазерного усилителя фемтосекундной лазерной системы с частотой повторения импульсов до 1 кГц.

Ключевые слова (RU):

мощный лазер, лазерный усилитель, тепловая линза, диодная накачка, торцевая накачка, гауссовы пучки, примесные ионы, ионы иттербия

Ключевые слова (EN):

high power laser, laser amplifier, thermal lens, diode pump, end pumping, Gaussian beams, ytterbium ions, dopant ions

Читать статью Скачать JATS XML

Библиографический список:

  1. Brown D. C., Tornegard S., Kolis J. Cryogenic nanosecond and picosecond high average and peak power (HAPP) pump lasers for ultrafast applications // High Power Laser Science and Engineering. – 2016. – Vol. 4(e15). – P. 1–31. https://doi.org/10.1017/hpl.2016.12.
  2. Brocklesby W. S. Progress in high average power ultrafast lasers // Eur. Phys. J. Special Topics. – 2015. – Vol. 224. – P. 2529–2543.
  3. Lu C.-H. [et al.] Sub-4 fs laser pulses at high average power and high repetition rate from an all-solid-state setup // Optics Express. – 2018. – Vol. 26. – P. 8941–8956.
  4. Performance scaling of high-power picoseconds cryogenically cooled rod-type Yb:YAG multipass amplification / X. Fu, K. Hong, Li. Chen, F. Kartner // J. Opt. Soc. Am. B – 2013. – Vol. 30 (11). – P. 2798–2809. doi: 10.1364/JOSAB.30.002798.
  5. Li F. [et al.] Hybrid high energy femtosecond laser system based on Yb:YAG single crystal fiber amplifier // Elsevier Optik. – 2017. – Vol. 156. – P. 155–160.
  6. Chang Li. [et al.] High-energy, kHz, picosecond hybrid Yb-doped chirped-pulse amplifier // Optics Express. – 2015. – Vol. 23 (8). – P. 10132–10144.
  7. High power lasers and their new applications / Y. Izawar, N. Miyanaga, J. Kawanaka, K. Yamakawa // Journal of the Optical Society of Korea. – 2008. – Vol. 12 (3). – P. 178–185.
  8. Compact extreme ultraviolet source at megahertz pulse repetition rate with a low-noise ultrafast thin-disk laser oscillator / F. Emaury, A. Diebold, C. J. Saraceno, U. Keller // Optica. – 2015. – Vol. 2 (11). – P. 980–984. https://doi.org/10.1364/OPTICA.2.000980.
  9. Chvykov V. [et al.] High peak and average power Ti:sapphire thin disk amplifier with extraction during pumping // Optics Letters. – 2016. – Vol. 41 (13). – P. 3017–3020.
  10. Wu Y. [et al.] Generation of high-flux attosecond extreme ultraviolet continuum with a 10 TW laser // Appl. Phys. Lett. – 2013. – Vol. 102. – P. 201104.
  11. The Multidisk Diode-Pumped High Power Yb:YAG Laser Amplifier of High-Intensity Laser System with 1 kHz Repetition Rate / G. V. Kuptsov, V. V. Petrov, V. A. Petrov, A. V. Laptev, A. V. Kirpichnikov, E. V. Pestryakov // IOP Conf. Series: JPCS. – 2018. – Vol. 999. – P. 012008
  12. Optimisation of a multi-disk cryogenic amplifier for a high-intensity, high-repetition-rate laser system / V. V. Petrov, G. V. Kuptsov, V. A. Petrov, A. V. Laptev, A. V. Kirpichnikov, E. V. Pestryakov // Quantum Electronics. – 2018. – Vol. 48. – P. 358.
  13. Contactless method for studying temperature within the active element of a multidisk cryogenic amplifier / V. V. Petrov, G. V. Kuptsov, A. I. Nozdrina, V. A. Petrov, A. V. Laptev, A. V. Kirpichnikov, E. V. Pestryakov // Quantum Electronics. – 2019. – Vol. 49. – P. 358.
  14. Исследование термооптических искажений в активных элементах криогенного мультидискового усилителя с мощной диодной накачкой / В. В. Петров, Г. В. Купцов, А. В. Лаптев, В. А. Петров, Е. В. Пестряков // Интерэкспо ГЕО-Сибирь. XIV Междунар. науч. конгр. : Междунар. науч. конф. «СибОптика-2018» : сб. материалов в 2 т. (Новосибирск, 23–27 апреля 2018 г.). – Новосибирск : СГУГиТ, 2018. Т. 1. – С. 199–208.
  15. Thermal lensing in diode – pumped ytterbium lasers – part II: evaluation of quantum efficiencies and thermo – optic coefficients / S. Chenais, F. Balembois, F. Druon, G. Lucas, P. George // IEEE Journal of Quantum electronics. – 2004. – Vol. 40 (9). – P. 1235–1243.
  16. Measurement of thermal lensing effects in high power thin disk laser / M. Shayganmanesh, M. Daemi, Z. Osgoui, S. Radmard, S. Kazemi // Optics & Laser Technology. – 2012. – Vol. 44 (7). – P. 2292–2296.
  17. Thermal lensing in an end-pumped Yb:KGW slab laser with high power single emitter diodes / F. Hoos, S. Li, T. Meyrath, B. Braun, H. Giessen // Optics Express. – 2008. – Vol. 16 (9). – P. 6041–6049.
  18. Kogelnik H., Li T. Laser beams and resonators // Applied Optics, – 1966. – Vol. 5 (10). – P. 1550–1567.
  19. Johnston T. Beam propagation (M2) measurement made as easy as it gets: the four – cuts method // Applied Optics. – 1998 – Vol. 37 (21). – P. 4840–4850.
  20. Thermal lensing in diode – pumped ytterbium lasers – part I: theoretical analysis and wavefront measurements / S. Chenais, F. Balembois, F. Druon, G. Lucas, P. George // IEEE Journal of Quantum electronics. – 2004. – Vol. 40 (9). – P. 1217–1234. doi: 10.1109/JQE.2004.833198.