ТЕПЛОВЫЕ ЭФФЕКТЫ В БЕЗОПАСНОМ ДЛЯ ГЛАЗ КОЛЬЦЕВОМ ПАРАМЕТРИЧЕСКОМ ГЕНЕРАТОРЕ СВЕТА НА КРИСТАЛЛАХ KTiOPO4


https://doi.org/10.29235/1561-2430-2018-54-2-210-219

Полный текст:


Аннотация

Для безопасного для глаз параметрического генератора света (ПГС), выполненного на основе трехзеркального кольцевого резонатора, каждая секция которого (пространство между плоскими соседними зеркалами) содержит кристалл KTiOPO4 (KТР) х-среза размером 15(х) × 7(y) × 7(z) мм3, проведено исследование тепловых эффектов, обусловленных поглощением холостой волны в кристаллах KТР. Оценка тепловых эффектов проводилась посредством экспериментального определения изменений в рабочих характеристиках параметрического генератора света (расходимости выходного пучка и энергии импульса) при его переводе из режима генерации редко повторяющихся одиночных импульсов в режим генерации периодически повторяющихся импульсов. Выявлено, что в случае, когда безопасный для глаз ПГС, накачиваемый многомодовым излучением YAG:Nd-лазера, генерирует 8-наносекундные импульсы с частотой следования 10 Гц и энергией 30–35 мДж, термоискажения кристаллов KТР, помещенных в металлические держатели при их естественном воздушном охлаждении, носят умеренный характер. Суммарное действие положительных термолинз, наведенных в нелинейных кристаллах, вызывает увеличение расходимости пучка безопасного для глаз параметрического генератора света на 10 % и снижение эффективности ПГС на 0,76 % в силу того, что наведенные термолинзы не являются идеальными и поэтому вносят в резонатор ПГС дополнительные аберрационные потери. Теоретическое моделирование работы кольцевого параметрического генератора света в плосковолновом приближении с использованием системы трех связанных укороченных дифференциальных уравнений первого порядка показало, что среди трех кристаллов наиболее сильной тепловой нагрузке и воздействию наиболее интенсивных пучков подвергается кристалл KТР, расположенный первым по ходу излучения накачки в ПГС.


Об авторах

А. А. Русак
Институт физики им. Б. И. Степанова Национальной академии наук Беларуси.
Беларусь

Русак Анастасия Александровна – научный сотрудник лаборатории нелинейной оптики.

пр. Независимости, 68-2, 220072, г. Минск.



В. И. Дашкевич
Институт физики им. Б. И. Степанова Национальной академии наук Беларуси.
Беларусь

Дашкевич Владимир Иванович – кандидат физико-математических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории нелинейной оптики.

пр. Независимости, 68-2, 220072, г. Минск.



В. А. Орлович
Институт физики им. Б. И. Степанова Национальной академии наук Беларуси.
Беларусь

Орлович Валентин Антонович – академик, доктор физико-математических наук, заведующий лабораторией нелинейной оптики.

пр. Независимости, 68-2, 220072, г. Минск.



А. П. Шкадаревич
Научно-технический центр «ЛЭМТ» БелОМО.
Беларусь

Шкадаревич Алексей Петрович – академик, доктор физико-математических наук, директор НПЦ «лЭМт» БелОМО.

ул. Макаенка, 23, 220023, г. Минск.



Список литературы

1. Efficient optical parametric oscillator at 1.6 m / L. R. Marshall [et al.] // Opt. Lett. – 1991. – Vol. 16, № 9. – P. 681–683. https://doi.org/10.1364/ol.16.000681

2. Marshall, L. R. Diode-pumped eye-safe laser source exceeding 1% efficiency / L. R. Marshall, J. Kasinski, R. L. Burnham // Opt. Lett. – 1991. – Vol. 16, № 21. – P. 1680–1682. https://doi.org/10.1364/ol.16.001680

3. Marshall, L. R. Eye-safe output from noncritically phase-matched parametric oscillators / L. R. Marshall, A. Kaz. // J. Opt. Soc. Am. B. – 1993. – Vol. 10, № 9. – P. 1730–1736. https://doi.org/10.1364/josab.10.001730

4. Chuang, T. A KTA optical parametric oscillator pumped by a Q-switched, injection seeded Nd:YAG laser / T. Chuang, J. Kasinski, H. R. Verdún // Advanced Solid-State Lasers / eds.: S. A. Payne and C.R. Pollock. – San Francisco, 1996. – P. 179–181. https://doi.org/10.1364/assl.1996.op4

5. Hansson, G. Unstable resonator optical parametric oscillator based on quasi-phase-matched RbTiOAsO4 / G. Hansson, H. Karlsson, F. Laurell // Appl. Opt. – 2001. – Vol. 40, № 30. – P. 5446–5451. https://doi.org/10.1364/ao.40.005446

6. Numerical simulation and experimental investigation of parametric generation of light pulses in a KTP crystal / B. B. Sevruk [et al.] // J. Appl. Spectrosc. – 2000. – Т. 67, № 1. – P. 70–76. https://doi.org/10.1007/bf02681423

7. High-power sources of eye-safe radiation, based on nonlinear-optical conversion of the radiation of YAG:Nd lasers / V. A. Orlovich [et al.] // J. Opt. Technol. – 2000. – Vol. 67, № 11. – P. 984–989. https://doi.org/10.1364/jot.67.000984

8. Highly efficient source of eye-safe radiation based on KTP optical parametric oscillator / D. E. Gakhovich [et al.] // Laser Optics '95: Solid State Lasers. – 1996. – Vol. 2772. – P. 53–61. https://doi.org/10.1117/12.238081

9. Eye-safe radiation source based on an optical parametric oscillator /A. I. Vodchits [et al.] // J. Appl. Spectrosc. – 2006. – Vol. 73, № 2. – P. 285–291. https://doi.org/10.1007/s10812-006-0070-8

10. Comparative studies of eye-safe intracavity and extracavity optical parametric oscillators with an unstable telescopic cavity / V. I. Dashkevich [et al.] // J. Appl. Spectrosc. – 2006. – Vol. 73, № 4. – P. 604–612. https://doi.org/10.1007/s10812-006-0070-8

11. Travelling-wave 1.57-m optical parametric oscillator driven by a pulsed multimode Nd3+:YAG laser / V. I. Dashkevich [et al.] // J Appl. Spectr. – 2008. – Vol. 75, № 4. – P. 285–291. https://doi.org/10.1007/s10812-008-9077-7

12. High-average-power KTiOAsO4 optical parametric oscillator / M. S. Webb [et al.] // Opt. Lett. – 1998. – Vol. 23, № 15. – P. 1161–1163. https://doi.org/10.1364/ol.23.001161

13. Мезенов, А. В. Термооптика твердотельных лазеров / А. В. Мезенов, Л. Н. Сомс, А. И. Степанов. – Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1986. – 197 с.

14. Bierlein, J. D. Potassium titanyl phosphate: properties and new applications / J. D. Bierlein, H. Vanherzeele // J. Opt. Soc. Am. B. – 1989. – Vol. 6, № 4. – P. 622–633. https://doi.org/10.1364/josab.6.000622

15. On thermal effects in solid-state lasers: The case of ytterbium-doped materials / S. Chenais [et al.] // Prog. Quantum Electron. – 2006. – Vol. 30, № 4. – Р. 89–153. https://doi.org/10.1016/j.pquantelec.2006.12.001

16. Thermal modeling of continuous-wave end-pumped solid-state lasers / M. E. Innocenzi [et al.] // Appl. Phys. Lett. – 1990. – Vol. 56, № 19. – P. 1831–1833. https://doi.org/10.1063/1.103083

17. Optimization in scaling fiber-coupled laser-diode end-pumped lasers to higher power: influence of thermal effect / Y. F. Chen [et al.] // IEEE J. Quantum Electron. – 1997. – Vol. 33, № 8. – P. 1424–1429. https://doi.org/10.1109/3.605566

18. Influence of aberrations on fundamental mode of high power rod solid-state lasers / J. Bourderionneta [et al.] // Opt. Commun. – 2002. – Vol. 204, № 1/6. – P. 299–310. https://doi.org/10.1016/s0030-4018(02)01202-6

19. More precise determination of thermal lens focal length for end-pumped solid-state lasers / S. Fan [et al.] // Opt. Commun. – 2006. – Vol. 266, № 2. – P. 620–626. https://doi.org/10.1016/j.optcom.2006.05.023

20. Thermally induced diffraction losses for a Gaussian pump beam and optimization of the mode-to-pump ratio in an end-pumped Nd:GdVO4 laser / Y. T. Wang [et al.] // Laser Phys. – 2013. – Vol. 23, № 10. – P. 105–109. https://doi.org/10.1088/1054-660x/23/10/105002

21. Brosnan, S. J. Optical parametric oscillator threshold and linewidth studies / S. J. Brosnan, R. L. Bayer // IEEE J. Quantum Electron. – 1979. – Vol. 15, № 6. – P. 1415–432. https://doi.org/10.1109/jqe.1979.1070027

22. Hansson, G. Transmission measurements in KTP and isomorphic compounds / G. Hansson, H. Karlsson // Appl. Opt. – 2000. – Vol. 39, № 27. – P. 5058–5069. https://doi.org/10.1364/ao.39.005058


Дополнительные файлы

Просмотров: 177

Обратные ссылки

  • Обратные ссылки не определены.


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1561-2430 (Print)
ISSN 2524-2415 (Online)