Высокоэффективные лазеры двухмикронного диапазона на основе кристаллов Tm:YLF и Ho:YAG с диодно-лазерной накачкой тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.21 ВАК РФ



На правах рукописи

Захаров Никита Геннадьевич

ВЫСОКОЭФФЕКТИВНЫЕ ЛАЗЕРЫ ДВУХМИКРОННОГО / ДИАПАЗОНА НА ОСНОВЕ КРИСТАЛЛОВ Тш:УЬР И НО:УАС С ДИОДНО-ЛАЗЕРНОЙ НАКАЧКОЙ

01.04.21 - лазерная физика

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Нижний Новгород-2010

2 4 ИЮН 2019

004606093

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского»

Научный руководитель: кандидат физико-математических наук

доцент А.П. Савикин

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук

профессор Ю.М. Сорокин кандидат физико-математических наук М.А. Новиков

Ведущая организация: Институт лазерно-физических

исследований (ИЛФИ) РФЯЦ-ВНИИЭФ

Защита состоится «. .» ¿¿¿^¿^_ 2010 г. в 6 - на

заседании диссертационного совета Д 212.166.07 при Нижегородском государственном университете им. Н.И. Лобачевского по адресу: Нижний Новгород, пр. Гагарина, 23, корп. 1 . ауд. 420 .

С диссертацией можно ознакомиться в фундаментальной библиотеке Нижегородского государственного университета им. Н.И. Лобачевского.

Автореферат разослан «№ » 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета к.ф.-м.н., доцент

Черепенников В.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДИССЕРТАЦИИ

Актуальность темы

Одним из актуальных направлений лазерной физики в настоящее время является исследование лазерных систем, работающих в двухмикронном диапазоне длин волн (1,9-2,1 мкм). Большой интерес к данному диапазону обусловлен целым рядом обстоятельств. Прежде всего, двухмикронное излучение хорошо согласовано с одним из пиков поглощения воды и находится в безопасном для глаз диапазоне длин волн. Благодаря этому, лазеры, генерирующие в области 2 мкм, используются в различных областях медицины (урологии, гинекологии, ортопедии, отоларингологии, офтальмологии, стоматологии, общей хирургии) и лидарном зондировании атмосферы [1-3]. Кроме того, излучение с длиной волны более 2 мкм может быть эффективно преобразовано в средний ИК диапазон (3-8 мкм) с помощью нелинейно-оптических кристаллов ZnGeP2, обладающих высокой квадратичной нелинейной восприимчивостью и теплопроводностью [4].

Несмотря на многочисленные приложения, двухмикронный диапазон длин волн является ещё недостаточно хорошо освоенным в лазерной физике. Лазерная генерация в этом диапазоне может быть реализована на кристаллах и стёклах, активированных ионами Тш3+ и Но3+. Однако твердотельные лазеры на основе тулиевых и гольмиевых материалов до последнего времени оставались изученными гораздо хуже, чем неодимовые или иттербиевые лазеры. В основном это связано со свойствами ионов Тт3+ и Но3+, обладающих невысокими значениями сечения излучения и квазитрёхуровневой структурой уровней неудобной для накачки с помощью газоразрядных ламп.

Одними из наиболее распространенных лазерных систем двухмикронного диапазона являются системы на кристаллах Ho:YAG. Высокие оптические и термомеханические свойства матрицы YAG позволяют получать непрерывную и импульсно-периодическую генерацию большой мощности на длине волны 2,1 мкм. Лазеры на основе гольмий содержащих кристаллов с ламповой накачкой, генерирующие в диапазоне 2,1 мкм, исследовались в предыдущие годы [5]. При этом наилучшие результаты достигались при использовании лазерных кристаллов на основе матрицы YAG, которые наряду с ионами Но3+ легировались ионами Тт3+ и Сг3+. Низкая эффективность преобразования излучения накачки в излучение генерации на длине волны 2,1 мкм (менее 0,3 %) и, вследствие этого, большие габариты и высокое энергопотребление Cr,Tm,Ho:YAG лазеров с ламповой накачкой, затрудняют их применение. С появлением доступных коммерческих диодных лазеров на смену системам с ламповой накачкой пришли лазеры с диодно-лазерной накачкой, что позволило увеличить мощность и эффективность генерации, улучшить качество пучка выходного излучения, а также уменьшить габариты лазерных систем и эксплуатационные расходы. Однако, кристалл HorYAG не имеет интенсивных линий поглощения в диапазоне 780-980 нм, что не позво-

ляет использовать для его накачки доступные и мощные коммерческие GaAlAS и InGaAs лазерные диоды. Оптимальная накачка кристаллов Ho:YAG может быть осуществлена с помощью лазерного излучения на длине волны -1908 нм. Работы зарубежных групп показывают возможность получения генерации Но:YAG лазера со средней мощностью несколько десятков Вт при эффективности преобразования излучения накачки до 65% [6,7].

Для получения генерации в области 1,9 мкм используются лазеры на основе активных сред, легированных ионами Тш3+. Достоинства этих лазеров определяются свойствами ионов Тт3+, имеющих сильную и широкую полосу поглощения вблизи 0.8 мкм, идеальную для накачки мощными лазерными диодами, а также обладающих кросс-релаксационными переходами, обеспечивающими появление двух ионов на верхнем лазерном уровне на каждый поглощённый квант накачки. Одним из наиболее перспективных тулий содержащих кристаллов является Tm'.YLF благодаря естественному двулуче-преломлению, обеспечивающему линейную поляризацию генерации, и отрицательному коэффициенту температурного изменения показателя преломления, способствующему уменьшению суммарной тепловой линзы активного элемента, компенсируемой положительной линзой на торцах и электронным эффектом. Максимум усиления с-поляризованного излучения Tm:YLF лазера на длине волны 1908 нм хорошо согласован с линией поглощения кристалла Ho:YAG и наилучшим образом подходит для накачки последнего. п-поляризованное излучение Tm:YLF лазера на длине волны 1888 нм может быть использовано для эффективной накачки кристаллов Cr2+:ZnSe, позволяющих получать перестраиваемую генерацию в области 2-3 мкм. Исследования лазеров на кристаллах Tm:YLF показывают возможность генерации мощного излучения (~ 20 Вт) в пучках хорошего качества при эффективности использования торцевой или боковой диодной накачки 25%-40% [6,8].

Не смотря на наличие публикаций, посвященных лазерам на основе кристаллов Tm:YLF и Но:YAG, возможности повышения эффективности генерации и управления спектром выходного излучения недостаточно изучены. Оптимизация параметров лазеров Trrv.YLF и Ho:YAG может быть выполнена на основе лучшего понимания физических процессов, происходящих в лазерных кристаллах, изучении оптических характеристик активных сред и схем оптической накачки, расчёте лазерных резонаторов с учётом наводимых накачкой линз, что требует проведения специальных физических исследований.

Целью диссертационной работы являлось исследование генерационных свойств и характерных особенностей кристаллов Tm:YLF и Ho:YAG и создание на их основе высокоэффективных лазеров с продольной диодно-лазерной накачкой, а также возможности управления спектром генерации этих лазеров с помощью внутрирезонаторного интерференционно поляризационного фильтра.

Задачи исследования.

Для достижения намеченной цели были поставлены следующие задачи:

- Определение спектрально-оптических и кинетических характеристик кристаллов Тт:УЬР и Но:УАО.

- Исследование методов фокусировки излучения накачки в активные элементы, а также проведение расчётов параметров резонаторов (с учётом наводимой накачкой тепловых линз), позволяющих согласовать основную моду резонатора с областью усиления в кристаллах.

- Проведение численного моделирования для выявления оптимальных параметров лазеров на основе кристаллов Тт:УЬР и Но:УАО.

- Реализация лазерной генерации на кристаллах Тт:УЬР и Но:УАО и проведение экспериментальной оптимизации с целью получения максимальной мощности и эффективности генерации при высоком качестве пучка. Сравнение численных и экспериментальных результатов.

- Исследование возможности управления спектром Тт:УЬР и Но:УАО лазеров с помощью интерференционно-поляризационного фильтра и изучение влияния частотной селекции на параметры выходного излучения.

Научная новнзна

1. Для кристаллов Тт:УЬР с концентрацией ионов активатора 3% и 3,5% ат. найдены вероятности кросс-релаксационных процессов, являющихся определяющими в формировании инверсии населённости.

2. В лазере на кристалле Тпг.УУ? цилиндрической формы с продольной аксиально-симметричной диодной накачкой реализована генерация и- и о-поляризованного излучения с рекордной выходной мощностью и эффективностью генерации. Исследовано влияние температуры активного элемента на эффективность генерации.

3. На основе комплексных измерений спектрально-оптических свойств кристаллов Тт:УЬР и Но:УАО определены факторы, влияющие на длину волны генерации и диапазон её возможной перестройки.

4. Осуществлено управление спектром выходного излучения лазеров на кристаллах Тт:УЬР и Но:УАв с продольной диодно-лазерной с помощью внутрирезонаторного интерференционно-поляризационного фильтра.

5. Выявлено влияние частотной селекции с помощью интерференционно-поляризационного фильтра, на амплитудную и временную стабильность импульсов в режиме модуляции добротности Но:УАО лазера.

Практическая значимость работы

Исследованные мощные, высокоэффективные, компактные и перестраиваемые по частоте Тт:У1Л: и Но:УАС лазеры с диодно-лазерной накач-

кой, генерирующие в области длин 1,9-2,1 мкм, могут быть использованы в различных областях медицины, лидарном зондировании атмосферы, технологических и научных приложениях, а также в качестве систем накачки параметрических генераторов света среднего ИК.

Основные положения диссертации, выносимые на зящиту

1. В лазере на кристалле Tm:YLF цилиндрической формы с продольной аксиально-симметричной диодной накачкой достигнута генерация л- и а-поляризованного излучения с рекордной средней мощностью более 31 Вт при полной оптической эффективности преобразования излучения накачки -45% и высоком качестве пучка (М2~2,5).

2. Использование внутрирезонаторного интерференционно поляризационного фильтра позволяет перестраивать спектр генерируемого излучения Tm:YLF лазера в диапазоне 1865-1940 нм.

3. Частотная селекция с помощью интерференционно-поляризационного фильтра позволяет реализовать как непрерывный, так и импульсно-периодический режимы генерации Ho:YAG лазера на одной из трёх спектральных линий -2090 нм, 2097 нм или 2123 нм с эффективностью более 45 %.

4. Использование внутрирезонаторного интерференционно-поляризационного фильтра позволяет значительно повысить амплитудную и временную стабильность импульсов в режиме модуляции добротности Ho:YAG лазера.

Методы исследования и достоверность результатов

При проведении численного моделирования использовались стандартные методы решения дифференциальных уравнений. Экспериментальные исследования проводились с использованием стандартных методик оптических измерений и статистической обработки полученных данных. Достоверность представляемых результатов подтверждается согласованностью теоретических, численных и экспериментальных результатов, а также согласованностью с независимо полученными результатами других исследователей.

Апробация результатов н публикации

Результаты диссертации опубликованы в 6 статьях в реферируемых российских (Квантовая электроника, Оптика и спектроскопия, Оптический журнал) и международном (Laser and Particle Beams) научных журналах, учебно-методическом пособии ННГУ им. Лобачевского, препринте ИПФ РАН и 11 сборниках докладов и тезисов международных и всероссийских конференций.

Материалы диссертации докладывались и обсуждались на научных семинарах кафедры квантовой радиофизики ННГУ и Института прикладной физики РАН, всероссийских и международных конференциях, в том числе:

International Conference High-power laser beams (HPLB-2006), N. Novgorod, Russia (2006); International Conference on Coherent and Nonlinear Optics (ICONO), International Conference on Lasers, Applications, and Technologies (LAT) Minsk, Belarus (2007); 3th and 4th International Conference «Laser Optics for Young Scientists», St. Petersburg, Russia (2006 and 2008); Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO 2008), San Jose, USA (2008); «Laser Optics 2008», St. Petersburg, Russia (2008); 17h International conference «Laser physics workshops» (LPHYS'08), Trondheim, Norway (2008); 3rd EPS-QEOD Europhoton Conference, Paris, France (2008); Международная научная конференция «Лазеры. Измерения. Информация», С.-Петербург (2007 и 2009); Семнадцатая международная научная конференция «Лазерно-информационные технологии в медицине, биологии и геологии», Новороссийск (2009); Всероссийская конференция «Материалы нано-, микро-, оптоэлектроники: физические свойства и применение», Саранск (2009); 13-я и 14-я научные школы «Нелинейные волны», Нижний Новгород (2006 и 2008); 11-я и 13-я конференция по радиофизике, Нижний Новгород (2007 и 2009); 12-я Нижегородская сессия молодых учёных (естественные дисциплины), Нижний Новгород (2007).

Исследования, результаты которых приведены в диссертации, выполнены при поддержке грантов РФФИ 06-02-81046-Бел_а, 07-02-92184-НЦНИ_ф и 08-02-99050-офи, АВЦП 2.1.1/3603 и др.

Личный вклад автора

Основные результаты работы получены автором лично. Диссертант принимал непосредственное участие как в постановке задач, так и в расчетах, экспериментальных работах, обсуждении и физической интерпретации результатов.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения и списка цитируемой литературы. Общий объем диссертации составляет 149 страниц, включая 61 рисунок, 6 таблиц и список литературы из 85 наименований.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении обосновывается актуальность работы, формулируются ее цели, кратко излагается содержание диссертации, приводятся основные положения, выносимые на защиту, научная новизна и практическая значимость работы.

Первая глава посвящена исследованию спектрально-оптических и кинетических характеристик кристалла Тт:УЬР и проведению численного моделирования Тпг.УЬР лазера с диодной накачкой.

В параграфе 1.1 рассматриваются свойства матрицы УЬР. Описываются результаты экспериментальных исследований эффективных сечений поглощения и излучения в зависимости от длины волны. Определяются области с максимальным усилением и диапазон возможной перестройки генерации для к- и ст-поляризации в зависимости от инверсии населённости.

В параграфе 1.2 анализируются механизмы создания инверсии населённости в кристалле Тт:УЬР. Из экспериментально измеренных зависимостей кинетики люминесценции с уровня 3Н| для активных элементов с концентрацией ионов активатора 3% и 3,5% ат. находятся вероятности кросс-релаксационных процессов, являющихся определяющими в формировании инверсии населённости. Рассчитывается соответствующая квантовая эффективность накачки Т)кв. Получено, что для кристалла Тт:УЬР с легированием 3% ат. Т1кв -1,78, а для 3,5% ат. Ч™ -1,82.

В параграфе 1.3 приводятся результаты исследования параметров излучения диодных линеек с волоконным выходом, используемых для накачки кристаллов Тт:У1Л\ Находится теоретическое значение поглощаемой мощности накачки в активном элементе. Исследуются возможности формирования излучения диодных линеек с помощью различных линзовых систем. Описываются двухлинзовые системы, позволяющие оптимальным образом фокусировать пучок накачки в активный элемент. Приводятся экспериментальные зависимости доли поглощенной в кристалле мощности накачки от мощности излучения диодных линеек в схемах с настроенным и разъюстиро-ванным резонатором.

В параграфе 1.4 приводятся результаты исследования тепловой линзы, наводимой в активном элементе под действием интенсивной накачки. На основе полученных данных проводится расчёт параметров резонатора, позволяющий согласовать область усиления в кристалле с основной модой резонатора.

В параграфе 1.5 приводятся результаты численного моделирования Тт:УЬР лазера с помощью решения совместной системы уравнений, описывающих кинетику населенностей ионов Тш3+ и плотности потока фотонов в резонаторе. Определяются временные зависимости населённостей уровней 3Н6,3Р4 и 3Н4 в схеме с настроенным и разъюстированным резонатором. Находятся параметры лазерной системы, позволяющие получать максимальную эффективность генерации для я- и а-поляризованного излучения. Приводятся зависимости выходной мощности от мощности накачки для генерации на я- и о-поляризации, полученные в результате численного моделирования. Показывается, что при параметрах Тпг.УЬР лазера, реализуемых в эксперименте, эффективность генерации достигает 48%.

Во второй главе приводятся результаты экспериментальных исследований лазера на основе кристалла ТггкУЫ7 цилиндрической формы с продольной аксиально-симметричной диодной накачкой.

В параграфе 2.1 описывается схема экспериментальной установки. Рассматриваются различные архитектуры резонатора, отличающиеся методами ввода излучения накачки внутрь резонатора.

В параграфе 2.2 приводятся результаты экспериментальных исследований ТггкУЫ7 лазера, генерирующего а-поляризованное излучение. Показано, что оптимизация параметров лазера, таких как длина кристалла и процент легирования ионами Тш3+, коэффициент отражения и радиус кривизны выходного зеркала, фокусировка излучения накачки в активный элемент позволяет получить эффективность генерации а-поляризованного излучения -45% при выходной мощности более 31 Вт (рис. 2). Описывается влияние температуры активного элемента на выходную мощность. Сравниваются эффективности генерации для различных схем резонатора.

Установлено, что центр спектра генерации о-поляризованного излучения ТпкУЬР лазера находится на длине волны 1909 нм и хорошо согласуется с одним из максимумов поглощения в кристалле Но:УАС (рис. 1). Провал в спектре выходного излучения Тт:УЬР лазера на длине волны ~1909 нм обусловлен интенсивной линией поглощения паров воды.

Рис.1. Спектры генерации о-поляризованного излучения Tm:YLF лазера (кривая I), и пропускания кристалла Но: YAG (кривая 2).

В параграфе 2.3 демонстрируются результаты экспериментальных исследований Tm:YLF лазера, генерирующего ^-поляризованное излучение. Показано, что эффективность генерации достигает 46% при выходной мощности ~ 32 Вт. Установлено, что в зависимости от добротности резонатора генерация реализуется на длине волны 1878 нм или 1888 нм.

В параграфе 2.4 проводится сравнение численных и экспериментальных зависимостей выходной мощности от мощности накачки для Tm:YLF лазера, генерирующего на тг и а-поляризации (рис. 2). Получено хорошее согласование численных и экспериментальных результатов.

0,0'

-2

1900 1905 1910

Длина волны, нм

1915

Рис. 2. Зависимость выходной мощности Тпг.УЬР лазера от мощности накачки для о- (кривая 1 - численное моделирование, кривая 3 - эксперимент) и я-поляризованного (кривая 2 - численное моделирование, кривая 4 - эксперимент) излучения.

В параграфе 2.5 описываются исследования пространственного распределения пучка генерации Тгп:УЬР лазера, проведённые с помощью ИК камеры (Ругосат III). Согласно стандартной методике Международной организации по стандартизации определялся параметр качества М2. Показано, что при мощности генерации ~30 Вт в схеме с выходным зеркалом г=200 мм и 11=80% для л- и а-поляризованного излучения параметр М2 ~2,5.

В параграфе 2.6 приводятся результаты по реализации перестраиваемой генерации с помощью интерференционно-поляризационного фильтра (ИПФ), помещённого внутрь резонатора Тш:УЬР лазера (рис. 3). Перестройка спектра генерации для ст-поляризации осуществлялась в пределах полосы от 1885 нм до 1940 нм. Для я-поляризов'анного излучения перестройка выходного излучения реализовывалась в области 1865-1900 нм. Общий диапазон перестройки для обеих поляризаций составил величину ~75 нм и находился в пределах от 1865 нм до 1940 нм.

m

о-)—i—i—i—i—>—i—i—i—.—i—i—i—.—i—i—i—>—i

1860 1870 1880 1890 1900 1910 1920 1930 1940 1950 Длина волны,нм

Рис. 3. Перестроечная кривая для генерации 7С- и ст -поляризованного излучения, (кривые 1 и 2, соответственно) при мощности накачки ~30 Вт.

Третья глава посвящена исследованию спектрально-оптических характеристик кристалла Ho:YAG и проведению численного моделирования Ho:YAG лазера с продольной накачкой излучением Tm:YLF лазера.

В параграфе 3.1 описываются свойства матрицы YAG. Приводятся результаты экспериментальных измерений эффективных сечений поглощения и излучения в зависимости от длины волны. Определяются области с максимальным усилением в зависимости от инверсии населённости.

В параграфе 3.2 анализируется кинетика энергетических состояний ионов Но3+. Рассматриваются процессы, приводящие к потерям инверсии в кристалле Но: YAG.

В параграфе 3.3 демонстрируются результаты исследований фокусировки излучения накачки с помощью различных линзовых систем. Описываются двухлинзовые системы, позволяющие формировать в свободном пространстве области пучка генерации Tm:YLF лазера диаметром в перетяжке от 530 до 800 мкм. Приводится экспериментальная зависимость доли поглощенной в кристалле мощности накачки в схемах с настроенным и разъюстированным резонатором.

В параграфе 3.4 описываются результаты расчёта параметров резонатора (с учётом тепловой линзы, наводимой накачкой в активном элементе), позволяющего согласовать область усиления в кристалле с основной модой резонатора.

В параграфе 3.5 приводятся результаты численного моделирования Ho:YAG лазера с помощью решения совместной системы уравнений, описывающих кинетику населенностей ионов Но3+ и плотности потока фотонов в резонаторе. Находятся параметры лазерной системы позволяющие получать максимальную эффективность генерации. Приводятся зависимости выходной мощности от мощности накачки для схем с одним и двумя проходами излу-

чения накачки через активный элемент, полученные в результате численного моделирования. Установлено, что при параметрах Но:YAG лазера, реализуемых в эксперименте, эффективность генерации достигает 63%. В зависимости от значений коэффициента отражения выходного зеркала и длины активного элемента, генерация происходит на длинах волн -2090 нм, -2097 нм или -2123 нм.

В четвертой главе приводятся результаты экспериментальных исследований Но:YAG лазера с продольной накачкой излучением Tm:YLF лазера.

В параграфе 4.1 описывается схема экспериментальной установки. Рассматриваются различные архитектуры резонатора с одним и двумя проходами излучения накачки через активный элемент.

В параграфе 4.2 приводятся результаты экспериментальных исследований Но:YAG лазера, генерирующего в непрерывном режиме. Показано, что оптимизация параметров лазера, таких как длина кристалла, коэффициент отражения и радиус кривизны выходного зеркала, фокусировка излучения накачки в активный элемент позволяет получить эффективность генерации -56% при выходной мощности более 15 Вт (рис. 4). Описывается влияние температуры активного элемента на выходную мощность. Сравниваются эффективности генерации для различных схем резонатора. Проводится сопоставление экспериментальных результатов с результатами численных расчётов. Установлено хорошее согласование экспериментальных и модельных зависимостей.

о

-so

О 50 100 150

Время, не

0 5 10 15 20 25 30 Мощность накачки на 1909 нм, Вт

Рис.4. Зависимость выходной мощности от мощности накачки, полученные экспериментально (зависимость 1) и с помощью численного моделирования (кривая 2).

Рис.5. Осциллограмма импульса генерации Но: YAG лазера в режиме модуляции добротности при выходной мощности 11 Вт и частоте повторения 3 кГц.

В параграфе 4.3 описываются результаты экспериментальных исследований Но:УАО лазера, работающего в режиме модуляции добротности, реализованном с помощью акустооптического затвора. Показана возможность генерации высокостабильной периодической последовательности импульсов с частотой повторения 2,5-20 кГц, длительностью импульсов 25-170 не и средней по времени мощностью до 14,7 Вт (рис. 5). Приводятся зависимости длительности гигантских импульсов от мощности накачки и частоты модуляции.

Юл

8-

--1 •-2

6-

4-

2-

0--

2088 2090 2092 2094 2096 2098 2100

длина волны,нм

Рис.6. Спектр генерации Но: YAG лазера. Непрерывный режим (кривая 1); режим модуляции добротности (кривая 2)

В параграфе 4.4 описываются результаты исследований спектрального состава выходного излучения НоГУАв лазера, работающего как в непрерывном режиме, так и в режиме модуляции добротности. Установлено, что при используемых в эксперименте параметрах лазера, в зависимости от добротности резонатора и длины активного элемента генерация реализуется сразу на двух спектральных линиях с центрами на -2090 нм и —2097 нм или -2097 нм и -2123 нм (рис. 6). Рассматривается возможность управления спектром выходного излучения с помощью ИПФ. Показано, что использование ИПФ позволяет реализовать лазерную генерацию, как в непрерывном, так и импульсно-периодическом режиме на одной из трёх спектральных линий с длинами волн: -2090 нм, 2097 нм или 2123 нм и эффективностью более 45%. Обсуждается влияние ИПФ на амплитудную и временную стабильность импульсов генерации Но:УАС лазера в режиме модуляции добротности.

В параграфе 4.5 описываются результаты исследования качества пучка генерации Но:УАО лазера. Показано, что при мощности генерации -14 Вт в непрерывном и импульсно-периодическом режимах параметр М2<1,3.

В заключении приведены основные результаты, полученные в диссертации.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИИ

1. Проведено численное моделирование Tm:YLF лазера с продольной диодной накачкой. Для проведения расчётов были измерены оптические характеристики кристалла Tm:YLF и найдены вероятности кросс-релаксационных процессов, являющихся определяющими в формировании инверсии населённости. Рассчитаны параметры резонатора с учётом тепловой линзы, наводимой в активном элементе, позволяющие согласовать область усиления в кристалле с основной модой резонатора.

2. В лазере на кристалле Tm:YLF цилиндрической формы с аксиально-симметричной продольной диодной накачкой реализована генерация тс- и о-поляризованного излучения с рекордной средней мощностью более 31 Вт при эффективности преобразования излучения накачки ~45 % и качестве пучка М2~2,5 на длине волны 1888 нм и 1909 нм, соответственно. С помощью внутрирезонаторного ИПФ реализована перестраиваемая генерация в области 1865-1940 нм.

3. На основе численного моделирования проведена оптимизация параметров Ho:YAG лазера с накачкой излучением Tm:YLF лазера. Показано, что при изменении добротности резонатора и длины активного элемента доминирует одна из трёх наиболее интенсивных спектральных линий 2090 нм, 2097 нм и 2123 нм.

4. В лазере на кристалле Ho:YAG с накачкой излучением Tm:YLF лазера на длине волны -1909 нм реализована непрерывная генерация пучка высокого качества (М2<1,3) со средней мощностью -15,4 Вт при полной оптической эффективности преобразования накачки -56%. В режиме активной модуляции добротности с использованием акустооптического затвора получена генерация высокостабильной периодической последовательности импульсов с частотой повторения от 2,5-20 кГц, длительностью 25-170 не и средней по времени мощностью -14,7 Вт.

5. С помощью внутрирезонаторного ИПФ проведена частотная селекция, позволяющая получать генерацию Ho:YAG лазера как в непрерывном, так и импульсно-периодическом режимах на одной из трёх спектральных линий -2090 нм, 2097 нм или 2123 нм с эффективностью более 45% и шириной линии менее 0.5 нм. Показано, что использование ИПФ позволяет значительно повысить амплитудную и временную стабильность импульсов в режиме модуляции добротности.

Список цитируемой литературы

[1] С.В. Грачев. Гольмиевый лазер в медицине // Москва, Издательство: Триада-Х, ISBN: 5-8249-0102-3(1), 240 с. (2003).

[2] Т.М. Buzug, D.J. Bongartz, M.U. Hartmann and S. Weber. Design and Technical Concept of a Tm Laser Scalpel for Clinical Investigation Based on а 60W, 1.92 ^im Tm Fiber Laser System // Advances in Medical Engineering, 114, pp. 447-452 (2007).

[3] S.W. Henderson, C.P. Hale, J.R. Magee, M.J. Kavaya, and A.V. Huffaker. Eye-safe coherent laser radar system at 2.1 using Tm,Ho:YAG lasers //Opt. Lett. 16(10), pp. 773-775 (1991).

[4] S. Das, G.C. Bhar, S. Gangopadhyay, and C. Ghosh. Linear and Nonlinear Optical Properties of ZnGeP2 Crystal for Infrared Laser Device Applications: Revisited. // Appl. Opt. 42, pp. 4335-4340 (2003).

[5] M.G. Jani, N.P. Barnes, and K.E. Murray. Flash-lamp-pumped Ho:Tm:Cr:YAG and Ho:Tm:Er:YLF lasers: experimental results of a single, long pulse length comparison. Appl. Opt. 36, pp. 3357-3362 (1997).

[6]. P.A. Budni, L.A. Pomeranz, M.L. Lemons, C.A. Miller, J.R. Mosto, and E.P. Chicklis. Efficient mid-infrared laser using 1.9-nm-pumped Ho:YAG and ZnGeP2 optical parametric oscillators // J. Opt. Soc. Am. B. 17(5), pp. 723 - 728 (2000).

[7] E. Lippert, S. Nicolas, G. Arisholm, K. Stenersen, and G. Rustad. Midin-frared laser source with high power and beam quality // Appl. Opt. 45, pp. 38393845 (2006).

[8] X.M. Duan, B.Q. Yao, Y.J. Zhang, C.W. Song, L.L. Zheng, Y.L. Ju, and Y.Z. Wang. Diode-pumped high efficient Tm:YLF laser output at 1908 nm with near-diffraction limited beam quality // Laser Phys. Lett. 5(5), pp. 347-349 (2008).

СПИСОК РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Н.Г. Захаров, O.JI. Антипов, А.П. Савикин, В.В. Шарков, О.Н. Еремейкин, Ю.Н. Фролов, Г.М. Мищенко, С.Д. Великанов. Эффективная генерация на длине волны 1908 нм в лазере на кристалле Tm:YLF с диодной накачкой II Квант, электроника, 39(5), 410^114 (2009).

2. О.Н. Еремейкин, Н.А. Егоров, Н.Г. Захаров, А.П. Савикин, В.В. Шарков. Исследование тепловой линзы в кристалле Tm:YLF при интенсивной диодной накачке // Оптический журнал, 76(11) стр. 5-9 (2009).

3. Н.Г. Захаров, О.Л. Антипов, В.В. Шарков, А.П. Савикин. Эффективная генерация на длине волны 2,1 мкм в лазере на кристалле Ho:YAG с накачкой излучением Tm:YLE лазера// Квант, электроника, 40(2), с. 98-100 (2010).

4. Ф.А. Болыциков, Е.В. Жариков, Н.Г. Захаров, Д.А. Лис, П.А. Рябочкина, К.А. Субботин, О.Л. Антипов. Генерация двухмикронного лазерного излучения в кристаллах NaLal/2Gd1/2(W04)2, активированных ионами Тт3+ // Квант, электроника, 40(2), с. 101-102 (2010).

5. Н.А. Гришин, Н.Г. Захаров, Н.В. Козлова, А.П. Савикин. Исследование оптических характеристик стекла TZLB, легированного ионами Ег3+ и Yb3+//Оптика и спектроскопия, 107(5), с. 768-771 (2009).

6. O.L. Antipov, M.S. Kuznetsov, N.G. Zakharov. Laser oscillators with nonlinear dynamic cavity formed by resonant refractive-index gratings // Laser and Particle Beams, Invited Reveiw Article: Trends in Stimulated Brilloing Scattering and Optical Phase Conjugation, Ed. By M. Ostermeyer, pp. 54-60 (2008).

7. А.А. Андронов, Н.Г. Захаров, А.В. Маругин, А.П. Савнкин. Новые источники и приёмники ИК и терагерцового диапазона // Учебно-методическое пособие ННГУ им. Лобачевского, 95 с. (2007).

8. O.J1. Антипов, Н.Г. Захаров, М.С. Кузнецов, А.Д. Юнаковский. Численное моделирование условий генерации в лазерах с петлевым резонатором на динамических решётках // Препринт ИПФ РАН №761, Нижний Новгород, Изд-во Института прикладной физики РАН, 28 с. (2008).

9. N.G. Zakharov, O.L. Antipov, O.N. Eremeykin, A.P. Savikin. Optimization of a diode-pumped Tm:YLF laser at 1908 nm // High-power Laser Beams 2006, N. Novgorod, Russia. Technical Digest, p. 117 (2006).

10. O.H. Еремейкин, О.Л. Антипов, А.П. Савикин, Н.Г. Захаров, Ю.Н. Фролов, Г.М. Мищенко. Высокоэффективный лазер на кристалле Ho:YAG как задающий генератор для систем среднего ИК-диапазона // XIII научная школа «Нелинейные волны-2006», Н.Новгород. Тезисы докладов, с. 48 (2006).

11. Н.Г. Захаров, О.Л. Антипов, А.П. Савикин, О.Н. Еремейкин. Эффективный и компактный Tm:YLF лазер с диодной накачкой, генерирующий на длине волны 1908 нм // 12-я Нижегородская сессия молодых учёных (естественные дисциплины), Н.Новгород. Тезисы докладов, с. 52 (2007).

12. Н.Г. Захаров, О.Л. Антипов, А.П. Савикин, О.Н. Еремейкин, Шарков В.В. Высокоэффективный диодно-накачиваемый Тт:УЬР-лазер на длине волны 1908 нм // Международная конференция «Лазеры. Измерения. Информация», С.-Петербург. Тезисы докладов, с. 29 (2007).

13. О.Н. Еремейкин, Н.Г. Захаров, О.Л. Антипов, А.П. Савикин, В.В. Шарков. Но:УАС-лазер на длине волны 2,1 мкм с лазерной накачкой на 1908 нм // Международная конференция «Лазеры. Измерения. Информация», С.Петербург. Тезисы докладов, с. 31 (2007).

14. О.Л. Антипов, Н.Г. Захаров, О.Н. Еремейкин, А.П. Савикин. Эффективный и компактный Tnr.YLF лазер с диодной накачкой, генерирующий на длине волны 1908 нм. // Одиннадцатая научная конференция по радиофизике, посвященная 105-й годовщине со дня рождения М.Т. Греховой, г. Н. Новгород, Тезисы докладов, с. 35 (2007).

15. Н.Г. Захаров, О.Л. Антипов, О.Н. Еремейкин, А.П. Савикин. Исследование динамики генерации Tnr.YLF-лазера с диодной накачкой. // 14 научная школа «Нелинейные волны-2008», Нижний Новгород. Тезисы докладов, с. 60-61 (2008).

16. N.G. Zakharov, O.L. Antipov, O.N. Eremeykin, A.P. Savikin. Generation characteristics of a longitudinally diode-pumped Tm:YLF laser. // «4th Laser Optics for Young Scientists», St. Petersburg, Russia. Technical Digest, p. 84 (2008).

17. C.B. Егоров, Н.Г. Захаров, А.П. Савикин. Оптимизация выходного зеркала твердотельного TmYLF лазера с диодной накачкой // Тринадцатая научная конференция по радиофизике, посвященная 85-летию со дня рождения М.А.Миллера, г. Н. Новгород. Тезисы докладов с. 29-31 (2009).

18. A.A. Андронов, O.H. Еремейкин, С. Ю. Железное, А.П. Савикин, К.Ю. Павленко, В.В. Шарков, Н.Г. Захаров. Tm:YLF лазер с диодной накачкой для задач спектроскопии газов в среднем ИК диапазоне // 17-я международная научная конференция «Лазерно-информационные технологии в медицине, биологии и геологии», г. Новороссийск. Тезисы докладов с. 11-12(2009).

19. A.A. Андронов, О.Н. Еремейкин, С.Ю.Железнов, А.П. Савикин, Павленко К.Ю., В.В. Шарков, Н.Г. Захаров. Tm:YLF лазер с диодной накачкой для задач спектроскопии газов в среднем ИК диапазоне // 19-я международная конференция «Лазеры. Измерения. Информация. 2009». Сборник докладов, том 4. - СПб.: Изд-во Политехи, ун-та, с. 200 (2009).

20. Н.Г. Захаров, О.Л. Антипов, В.В. Шарков, А.П. Савикин. Эффективные и компактные твердотельные лазеры двухмикронного диапазона // 8-я Всероссийская конференция «Материалы нано-, микро-, оптоэлектроники: физические свойства и применение», Саранск. Тезисы докладов, с. 99-100 (2009).

21. Н.Г. Захаров, О.Л. Антипов, А.П. Савикин, В.В. Шарков, О.Н. Еремейкин, Ю.Н. Фролов, Г.М. Мищенко, С.Д. Великанов. Эффективная генерация на длине волны 1908 нм в лазере на кристалле Ttrv.YLF с диодной накачкой // «Труды РФЯЦ-ВНИИЭФ», 16 (2010) в печати.

Формат 60x84 1/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Гарнитура Times. Усл. печ. л. 1, Тираж 100 экз. Заказ 317.

Отпечатано в типографии Нижегородского госуниверситета им. Н И. Лобачевского 603000, Н. Новгород, ул. Б. Покровская, 37.

Введение.

Глава 1. Исследование оптических и кинетических характеристик кристалла Tm:YLF. Численное моделирование

Tm:YLF лазера с продольной диодной накачкой.

1.1 Оптические свойства кристалла Tm:YLF.

1.2. Механизмы создания инверсии населённости в кристалле Tm:YLF.

1.3. Система накачки.

1.4. Расчет основной моды резонатора.

1.5. Численное моделирование.

1.5.1. Описание расчётной модели Tm:YLF лазера.

1.5.2. Кинетика энергетических состояний ионов Тш3+.

1.5.3. Результаты численной оптимизации Tm:YLF лазера, генерирующего а-поляризованное излучение.

1.5.4. Результаты моделирования Tm:YLF лазера, генерирующего тс-поляризованное излучение.

1.5.5. Сравнение выходной мощности Trrr.YLF лазера, генерирующего к- и а-поляризованное излучение.

1.7. Выводы.

Глава 2. Экспериментальное исследование Tm:YLF лазера с продольной аксиально-симметричной диодной накачкой.

2.1. Схема экспериментальной установки Tm:YLF лазера.

2.2. Исследования Tm:YLF лазера, генерирующего а-поляризованное излучение.

2.2.1. Экспериментальные результаты с элементом

Tm:YLF длиной 10 мм.

2.3.2. Экспериментальные результаты с элементом

Tm:YLF длиной 15 мм.

2.2.3. Сравнение результатов экспериментов с элементами

Tm:YLF различной длины и концентрации ионов Тш

2.2.4. Зависимость выходной мощности Tm:YLF лазера от температуры кристалла.

2.2.5. Сравнение выходной мощности Tm:YLF лазера с различными типами резонатора.

2.2.6. Исследования спектра излучения Tnr.YLF лазера, генерирующего на а-поляризации.

2.3. Исследования Tnr.YLF лазера, генерирующего

7Г- поляризованное излучение.

2.3.1. Зависимость выходной мощности Tm:YLF, генерирующего на тс-поляризации.

2.3.2. Исследования спектра излучения Tm:YLF лазера, генерирующего на я-поляризации.

2.4. Сравнение эффективности генерации к и а- поляризованного излучения.

2.5. Исследование качества пучка генерации.

2.6. Возможности перестройки спектра генерации с ИПФ.

2.7. Выводы.

Глава 3. Исследование оптических характеристик кристалла Ho:YAG. Численное моделирование Ho:YAG лазера с продольной лазерной накачкой.

3.1 Оптические свойства кристалла Ho:YAG.

3.2. Кинетика энергетических состояний ионов Но3+.

3.3. Система накачки.

3.4. Расчет основной моды резонатора.

3.5. Численное моделирование Ho:YAG лазера с продольной лазерной накачкой, работающего в непрерывном режиме генерации.

3.5.1. Описание расчётной модели Ho:YAG лазера.

3.5.2. Кинетика энергетических состояний ионов Но

3.5.3. Результаты численной оптимизации Ho:YAG лазера.

3.6. Выводы.

Глава 4. Экспериментальное исследование Ho:YAG лазера с продольной накачкой излучением Tm:YLF лазера.

4.1. Схема экспериментальной установки HorYAG лазера.

4.2. Экспериментальные исследования Ho:YAG лазера, генерирующего в непрерывном режиме.

4.3. Экспериментальные исследования Ho:YAG лазера, генерирующего в импульсно-периодическом режиме.

4.4. Исследование спектрального состава выходного излучения Ho:YAG лазера и возможности внутрирезонаторной частотной селекции с помощью ИПФ.

4.5. Исследование качества пучка генерации Ho:YAG лазера.

4.6. Выводы.

Одним из актуальных направлений лазерной физики в настоящее время является исследование лазерных систем, работающих в двухмикронном диапазоне длин волн (1,9-2,1 мкм). Большой интерес к данному диапазону обусловлен целым рядом обстоятельств. Прежде всего, двухмикронное излучение хорошо согласованно с одним из пиков поглощения воды [1] и находится в безопасном для глаз диапазоне длин волн [2]. Благодаря этому лазеры, генерирующие в области 2 мкм, используются в различных областях медицины (урологии, гинекологии, ортопедии, отоларингологии, офтальмологии, стоматологии, общей хирургии) [3-16]. Также в этом диапазоне длин волн находятся линии поглощения колебательных переходов некоторых молекул, поэтому двухмикронное излучение используют в лидарном зондировании атмосферы [17-23]. Кроме того, излучение с длиной волны более 2 мкм может быть эффективно преобразовано в средний ИК диапазон (3-8 мкм) с помощью нелинейно-оптических кристаллов ZnGeP2, обладающих рекордной квадратичной нелинейной восприимчивостью и высокой теплопроводностью [24-30].

Несмотря на многочисленные приложения, двухмикронный диапазон длин волн является ещё недостаточно хорошо освоенным в лазерной физике. Лазерная генерация в этом диапазоне может быть реализована в кристаллах и стёклах, активированных ионами Тш3+ и Но3+. Однако твердотельные лазеры на основе тулиевых и гольмиевых материалов до последнего времени оставались изученными гораздо хуже, чем неодимовые или иттербиевые лазеры. В основном это связано

3+ со свойствами ионов ТшЗ и Но , обладающих невысокими значениями сечения излучения и квазитрёхуровневой структурой уровней, неудобной для накачки с помощью газоразрядных ламп.

Одними из наиболее распространенных лазерных систем данного диапазона являются системы на кристаллах Ho:YAG. Высокие оптические и термомеханические свойства матрицы YAG позволяют получать непрерывную и импульсно-периодическую генерацию большой мощности на длине волны 2,1 мкм. Лазеры на основе гольмий содержащих кристаллов с ламповой накачкой, генерирующие в диапазоне 2,1 мкм, были хорошо исследованы в предыдущие годы [18, 19, 31-33]. При этом наилучшие результаты достигались при использовании лазерных кристаллов на основе матрицы YAG, которые наряду с ионами Но3+ легировались ионами Тш3+ и Сг3+. Низкая эффективность преобразования излучения накачки в излучение генерации на длине волны 2,1 мкм (менее 0,3 %) и, вследствие этого, большие габариты и высокое энергопотребление Cr,Tm,Ho:YAG лазеров с ламповой накачкой, затрудняют их использование во многих приложениях. С появлением доступных коммерческих диодных лазеров на смену системам с ламповой накачкой пришли лазеры с диодно-лазерной накачкой, что позволило увеличить мощность и эффективность генерации, улучшить качество пучка выходного излучения, а также уменьшить габариты лазерных систем и эксплуатационные расходы. Однако, кристалл Ho:YAG не имеет интенсивных линий поглощения в диапазоне 780-980 нм, что не позволяет использовать для накачки доступные и мощные коммерческие GaAlAS и InGaAs лазерные диоды [34-35]. Оптимальная накачка кристаллов Ho:YAG может быть осуществлена с помощью лазерного излучения на длине волны -1908 нм [1, 35-37]. Высокая эффективность генерации Ho:YAG лазера, накачиваемого излучением на длине 1908 нм, была впервые продемонстрирована в работе [24]. В ней описывалось получение непрерывной и импульсно-периодической генерации мощностью -9,5 Вт при эффективности преобразования -45%. Позднее, при использовании для накачки кристалла Ho:YAG волоконного тулиевого лазера, излучающего на длине волны 1907,5 нм в режиме модулированной добротности была получена средняя выходная мощность 9.2 Вт, при эффективности преобразования излучения накачки -60 % [36].

Для получения генерации в области 1,9 мкм используются лазеры на основе активных сред, легированных ионами Тш3+. Существуют два основных типа тулиевых лазеров: волоконные и кристаллические. В первом случае, кварцевое волокно легируется ионами Тш3+ , причем процент возможного допирования не превышает 0,2 %. Накачка тулиевого волокна производится в два этапа. В начале, для получения генерации в области 1650 нм, диодные лазеры на длине волны 980 нм

-> I л I используются для накачки волокна, легированного ионами Yb и Ег . Это излучение используется для накачки тулиевого волокна. Таким образом, реализуется двухкаскадное преобразование излучения диодных лазеров. Из-за большого дефекта кванта эффективность генерации в волоконных лазерах не превышает 30%.

В твердотельных лазерах используемый процент допирования ионами Тш значительно выше (2% - 6 % ат.). При этом накачка кристаллов осуществляется излучением диодных лазеров в области 800 нм, а инверсия населённости реализуется за счет кросс-релаксационных переходов, обеспечивающих появление двух ионов на верхнем лазерном уровне на каждый поглощённый квант накачки. [34, 37-38]. Благодаря малому дефекту кванта (менее 10 %) эффективность твердотельных тулиевых лазеров значительно выше, чем у волоконных.

Одним из наиболее перспективных тулий содержащих кристаллов является TmrYLF благодаря естественному двулучепреломлению, обеспечивающему линейную поляризацию генерации, и отрицательному коэффициенту температурного изменения показателя преломления, способствующему уменьшению суммарной тепловой линзы активного элемента, компенсируемой положительной линзой на торцах и электронным эффектом [24, 37]. Максимум усиления ст-поляризованного излучения Tm:YLF лазера на длине волны 1908 нм хорошо согласован с линией поглощения кристалла Ho:YAG и наилучшим образом подходит для накачки последнего [37-38]. тс-поляризованное излучение TmrYLF лазера на длине волны 1888 нм может быть использовано для эффективной накачки кристаллов Cr2+:ZnSe, позволяющих получать перестраиваемую генерацию в области 2-3 мкм [65-67].

Исследования лазеров на кристаллах TmrYLF показывают возможность генерации мощного излучения (— 20 Вт) в пучках хорошего качества при эффективности использования торцевой или боковой диодной накачки 25%-40% . В работе [24] проводились эксперименты с составным активным элементом цилиндрической формы с диаметром 5мм, у которого центральная часть представляла собой Tm:YLF (с легированием 3 % ат.), а к ней методом диффузионной сварки были приварены области нелегированного (чистого) YLF, длиной 5 мм. В лазере на основе такого активного элемента было получено а-поляризованное излучение с мощностью —22 Вт при полной оптической эффективности преобразования ~37%. В работе [37] проводились генерационные эксперименты с кристаллами, имеющими разную концентрацию ионов Тт — 2 %, 4% и 6 % ат. Для кристалла цилиндрической формы с легированием активными центрами 4 % ат. была получена генерация ст-поляризованного излучения с мощностью -14,5 Вт при эффективности преобразования излучения накачки -38% (от поглощённой мощности).

Не смотря на наличие публикаций, посвященных лазерам на основе кристаллов Tm:YLF и Ho:YAG, возможности повышения эффективности генерации и управления спектром выходного излучения недостаточно изучены. Оптимизация параметров лазеров Tm:YLF и Ho:YAG может быть выполнена на основе лучшего понимания физических процессов, происходящих в лазерных кристаллах, изучении оптических характеристик активных сред и схем оптической накачки, расчёте лазерных резонаторов с учётом наводимых накачкой линз, что требует проведения специальных физических исследований.

Таким образом, целью диссертационной работы являлось исследование генерационных свойств и характерных особенностей кристаллов Tm:YLF и Ho:YAG и создание на их основе высокоэффективных лазеров с продольной диодно-лазерной накачкой, а также возможности управления спектром генерации этих лазеров с помощью внутрирезонаторного интерференционно поляризационного фильтра (ИПФ).

Задачи исследования.

Для достижения намеченной цели были поставлены следующие задачи:

• Определение спектрально-оптических и кинетических характеристик кристаллов Tm:YLF и Ho:YAG.

• Исследование методов фокусировки излучения накачки в активные элементы, а также проведение расчётов параметров резонаторов (с учётом наводимой накачкой тепловых линз), позволяющих согласовать основную моду резонатора с областью усиления в кристаллах.

• Проведение численного моделирования для выявления оптимальных параметров лазеров на основе кристаллов Tm:YLF и Ho:YAG.

• Реализация генерации в лазерах на кристаллах Tm:YLF и Ho:YAG и проведение экспериментальной оптимизации с целью получения максимальной мощности и эффективности генерации при высоком качестве пучка. Сравнение численных и экспериментальных результатов.

• Исследование возможности управления спектром Tm:YLF и Ho:YAG лазеров с помощью ИПФ и изучения влияния частотной селекции на параметры выходного излучения.

Научная новизна работы.

1. Для кристаллов Tm:YLF с концентрацией ионов активатора 3% и 3,5% ат. найдены вероятности кросс-релаксационных процессов, являющихся определяющими в формировании инверсии населённости.

2. В лазере на кристалле Tm:YLF цилиндрической формы с продольной аксиально-симметричной диодной накачкой реализована генерация и- и а-поляризованного излучения с рекордной выходной мощностью и эффективностью генерации. Исследовано влияние температуры активного элемента на эффективность генерации.

3. На основе комплексных измерений спектрально-оптических свойств кристаллов Tm:YLF и Ho:YAG определены факторы, влияющие на длину волны генерации и диапазон её возможной перестройки.

4. Осуществлено управление спектром выходного излучения лазеров на кристаллах Tm:YLF и Ho:YAG с помощью и внутрирезонаторного интерференционно поляризационного фильтра.

5. Выявлено влияние интерференционно поляризационного фильтра на амплитудную и временную стабильность импульсов в режиме модуляции добротности Ho:YAG лазера.

Методы исследования и достоверность результатов

При проведении численного моделирования использовались стандартные методы решения дифференциальных уравнений. Экспериментальные исследования проводились с использованием стандартных методик оптических измерений и статистической обработки полученных данных. Достоверность представляемых результатов подтверждается согласованностью теоретических, численных и экспериментальных результатов, а также согласованностью с независимо полученными результатами других авторов, опубликованных в работах [38-42].

Научно-практическая значимость работы.

Исследованные мощные, высокоэффективные, компактные и перестраиваемые по частоте Tm:YLF и Ho:YAG лазеры с диодно-лазерной накачкой, генерирующие в области длин 1,85-2,1 мкм, могут быть использованы в различных областях медицины, лидарном зондировании атмосферы, технологических и научных приложениях, а также в качестве систем накачки параметрических генераторов света среднего ИК.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту.

1. В лазере на кристалле Tm:YLF цилиндрической формы с продольной аксиально-симметричной диодной накачкой достигнута генерация %- и а-поляризованного излучения с рекордной средней мощностью более 31 Вт при полной оптической эффективности преобразования излучения л накачки -45% и высоком качестве пучка (М -2,5).

2. Использование внутрирезонаторного интерференционно поляризационного фильтра позволяет перестраивать спектр генерируемого излучения Tm:YLF лазера в диапазоне 18651940 нм.

3. Частотная селекция с помощью интерференционно поляризационного фильтра позволяет реализовать как непрерывный, так и импульсно-периодический режимы генерации Ho:YAG лазера на одной из трёх спектральных линий -2090 нм, 2097 нм или 2123 нм с эффективностью более 45 %.

4. Использование внутрирезонаторного интерференционно поляризационного фильтра позволяет значительно повысить амплитудную и временную стабильность импульсов в режиме модуляции добротности Ho:YAG лазера.

Содержание работы.

Диссертационная работа состоит из двух основных частей. Первая часть посвящена численному и экспериментальному исследованию Tm:YLF лазера с продольной аксиально-симметричной диодной накачкой, а также изучению возможности управления спектром выходного излучения. Во второй части работы приводятся результаты аналогичных исследований Ho:YAG лазера с накачкой излучением Tm:YLF лазера.

Во введении обосновывается актуальность работы, формулируются основные задачи, научная новизна и практическая значимость работы, приводятся основные положения, выносимые на защиту, кратко излагается содержание диссертации.

Первая глава посвящена исследованию спектрально-оптических и кинетических характеристик кристалла TmrYLF и проведению численного моделирования Tm:YLF лазера с диодной накачкой. Описываются результаты экспериментальных исследований эффективных сечений поглощения и излучения в зависимости от длины волны. Определяются области с максимальным усилением и диапазон возможной перестройки генерации для к- и ст-поляризации в зависимости от инверсии населённости. Из экспериментально измеренных зависимостей кинетики люминесценции с уровня 3Н4 для активных элементов с концентрацией ионов активатора 3% и 3,5% ат. находятся вероятности кросс-релаксационных процессов, являющихся определяющими в формировании инверсии населённости. Приводятся результаты исследования параметров излучения диодных линеек с волоконным выходом, используемых для накачки кристаллов Tm:YLF. Исследуются возможности формирования излучения диодных линеек с помощью различных линзовых систем. Приводятся экспериментальные зависимости доли поглощенной в кристалле мощности накачки от мощности излучения диодных линеек в схемах с настроенным и разъюстированным резонатором. Описываются результаты исследования тепловой линзы, наводимой в активном элементе под действием интенсивной накачки. На основе полученных данных проводится расчёт параметров резонатора, позволяющий согласовать область усиления в кристалле с основной модой резонатора. Приводятся результаты численного моделирования Tm:YLF лазера с помощью решения совместной системы уравнений, описывающих кинетику населенностей ионов Тш3+ и плотности потока фотонов в резонаторе. Находятся параметры лазерной системы, позволяющие получать максимальную эффективность генерации для тг- и а-поляризованного излучения.

Во второй главе описываются результаты экспериментальных исследований лазера на основе кристалла Tm:YLF цилиндрической формы с продольной аксиально-симметричной диодной накачкой. Рассматриваются различные архитектуры резонатора, отличающиеся методами ввода излучения накачки внутрь резонатора. Показано, что оптимизация параметров лазера, таких как длина кристалла и процент легирования ионами Тш3+, коэффициент отражения и радиус кривизны выходного зеркала, фокусировка излучения накачки в активный элемент позволяет получить эффективность генерации 71- и а-поляризованного излучения -45% при выходной мощности более 31 Вт. Описывается влияние температуры активного элемента на выходную мощность. Сравниваются эффективности генерации для различных схем резонатора. Установлено, что центр спектра генерации а-поляризованного излучения Tnr.YLF лазера находится на длине волны 1909 нм и хорошо согласуется с одним из максимумов поглощения в кристалле Ho:YAG. Исследуются возможности получения перестраиваемой генерации с помощью ИПФ. Измеряется качество пучка выходного излучения. Проводится сравнение численных и экспериментальных результатов.

В третьей главе описываются результаты исследования оптических характеристик кристалла Ho:YAG. Определяются области с максимальным усилением в зависимости от инверсии населённости. Демонстрируются результаты исследований фокусировки излучения накачки с помощью различных линзовых систем. Проводится расчёт параметров резонатора (с учётом тепловой линзы), позволяющий согласовать область усиления в кристалле с основной модой резонатора. С помощью решения совместной системы уравнений, описывающих кинетику - населенностей уровней ионов Но3+ и плотности потока фотонов в резонаторе, осуществляется численное моделирование Ho:YAG лазера. Приводятся результаты численной оптимизации параметров лазерной системы. Описываются факторы, влияющие на спектр генерации Ho:YAG лазера.

В четвёртой главе описываются результаты экспериментальных исследований Ho:YAG лазера с продольной накачкой излучением Tm:YLF лазера. Рассматриваются различные архитектуры резонатора с одним и двумя проходами накачки через активный элемент. Показано, что оптимизация параметров лазера, таких как длина кристалла, коэффициент отражения и радиус 'кривизны выходного зеркала, фокусировка излучения накачки в активный элемент позволяет получить эффективность генерации -56% при выходной мощности более 15 Вт. Описывается влияние температуры активного элемента на мощность генерации. Проводится сопоставление экспериментальных результатов с результатами численных расчётов. Исследуются зависимости длительности импульсов в режиме модуляции добротности от мощности накачки и частоты модуляции. Описываются результаты спектрального анализа генерации Ho:YAG лазера, работающего в непрерывном режиме и в режиме модуляции добротности. Рассматривается возможность управления спектром выходного излучения с помощью ИПФ. Обсуждается влияние ИПФ на амплитудную и временную стабильность импульсов генерации Ho:YAG лазера в режиме модуляции добротности.

В заключении сформулированы основные результаты, полученные в диссертационной работе.

4.6. Выводы.

Таким образом, были исследованы генерационные характеристики лазера на основе кристалла HorYAG цилиндрической формы с продольной накачкой излучением Tm:YLF лазера. Рассмотрены различные структуры резонатора с одним и двумя проходами накачки через активный элемент. Реализована генерация мощного непрерывного и импульсно-периодического излучения. Проведена оптимизация параметров лазера с целью увеличения выходной мощности при высоком качестве пучка генерации. Достигнута непрерывная генерация с мощностью -15,4 Вт при эффективности преобразования накачки -56%. Показано, что изменение температуры активного элемента на 35 °С (с 5до 40 °С) приводит к падению выходной мощности на -18%. В режиме активной модуляции добротности, реализованной с использованием акустооптического затвора, получена генерация высокостабильной периодической последовательности импульсов с частотой повторения 2,5-20 кГц, длительностью импульсов 25-170 не и средней по времени мощностью до 14,7 Вт. С использованием ИК камеры (Pyrocam III) были проведены измерения качества пучка генерации, которое оказалось близким к дифракционному пределу (М2<1,3). Было осуществлено сопоставление экспериментальных результатов с результатами численных расчётов. Установлено хорошее согласование экспериментальных и модельных зависимостей.

Заключение.

В заключении сформулируем основные результаты, получение в данной работе:

1. Проведено численное моделирование Tm:YLF лазера с продольной диодной накачкой. Для проведения расчётов были измерены оптические характеристики кристалла Tm:YLF и найдены вероятности кросс-релаксационных процессов, являющихся определяющими в формировании инверсии населённости. Рассчитаны параметры резонатора с учётом тепловой линзы, наводимой в активном элементе, позволяющие согласовать область усиления в кристалле с основной модой резонатора.

2. В лазере на кристалле Tm:YLF цилиндрической формы с аксиально-симметричной продольной диодной накачкой реализована генерация ж- и с-поляризованного излучения с рекордной средней мощностью более 31 Вт при эффективности преобразования излучения накачки ~45 % и качестве пучка М2~2,5 на длине волны 1888 нм и 1909 нм, соответственно. С помощью внутрирезонаторного ИПФ реализована перестраиваемая генерация в области 1865-1940 нм.

3. На основе численного моделирования проведена оптимизация параметров Ho:YAG лазера с накачкой излучением Tm:YLF лазера. Показано, что при изменении добротности резонатора и длины активного элемента доминирует одна из трёх наиболее интенсивных спектральных линий 2090 нм, 2097 нм и 2123 нм.

4. В лазере на кристалле Ho:YAG с накачкой излучением Tm:YLF лазера на длине волны 1909 нм реализована непрерывная генерация пучка высокого качества (М2<1,3) со средней мощностью —15,4 Вт при полной оптической эффективности преобразования накачки —56%. В режиме активной модуляции добротности с использованием акустооптического затвора получена генерация высокостабильной периодической последовательности импульсов с частотой повторения от 2,5-20 кГц, длительностью 25-170 не и средней по времени мощностью -14,7 Вт.

5. С помощью внутрирезонаторного ИПФ проведена частотная селекция, позволяющая получать генерацию Ho:YAG лазера как в непрерывном, так и импульсно-периодическом режимах на одной из трёх спектральных линий -2090 нм, 2097 нм или 2123 нм с эффективностью более 45% и шириной линии менее 0.5 нм. Показано, что использование ИПФ позволяет значительно повысить амплитудную и временную стабильность импульсов в режиме модуляции добротности.

1. В. М. Walsh. Review of Tm and Ho Materials // Spectroscopy and Lasers, Laser Physics, 19(4), pp. 855-866 (2009).

2. S. W. Henderson, C. P. Hale, J. R. Magee, M. J. Kavaya, and A. V. Huffaker. Eye-safe coherent laser radar system at 2.1 pum using Tm,Ho:YAG lasers // Opt. Lett. 16, pp. 773-775 (1991).

3. N.M. Fried. High-power laser vaporization of the canine prostate using a 110 W Thulium fiber laser at 1.91 jam // Lasers in Surgery and Medicine, 36(1), pp. 52 56 (2005).

4. Yiu M.K., Liu P.L., Yiu T.F., Chan A.Y. Clinical experience with holmium:YAG laser lithotripsy of ureteral calculi // Lasers Surg Med, 19, pp 103-106(1996).

5. Das A, Erhard MJ, Bagley DH. Intrarenal use of the holmium laser// Lasers Surg Med, 19, pp. 103-106 (1996).

6. А. Чепуров, E. Мазо, JI. Плакатин, E. Тарасова. Применение Ho-YAG лазера для лечения структур уретры и шейки мочевого пузыря у мужчин // Докл. VIII международной конф. общества малоинвазивной терапии, Италия, Чернобио, с. 71 (1996).

7. Грачев С. Гольмиевый лазер в медицине // Москва, Издательство: Триада-Х, ISBN: 5-8249-0102-3(1), с. 240 (2003).

8. Teichman J.M., Rao R.D., Rogenes V.J., Harris J.M. Ureteroscopic management of ureteral calculi: electro hydraulic versus holmium:YAG lithotripsy//J Urology; 158, pp. 1357-1361 (1997).

9. Teichman J.M., Glickman R.D., Harris J.M. Holmium: YAG percutaneous nephrolithotomy: the laser incident angle matters // J Urology, 159, pp. 690-694 (1998).

10. Dushinski JW and Lingeman JE. High-speed photo-graphic evaluation of holmium laser//J Endourology, 12(2), pp. 177-181 (1998).

11. Bende Т., Jean В., Derse M., Rassmann K., Thiel H.J. Holmium:YAG thermokeratoplasty: treatment parameters for astigmatism induction based upon spherical enucleated human eyes // Graefes Arch Clin Exp Ophthalmol, 236(6), pp. 405-410 (1998).

12. Schirner G., Huber A., Wordemann A., Droge G., el-Hifnawi E., Birngruber R., Brinkmann R. Experimental studies on the effect of the Er:glass and Cr:Tm:Ho:YAG laser in thermokeratoplasty // Ophthalmologe, 91(5), pp. 638-682 (1994).

13. А. Симонова. Лазерные медицинские системы для лечения и диагностики, http://www.electronics.ru/issue//l/ll, Медицинская техника, Выпуск №1 (1998).

14. Razvi Н.А., Denstedt J.D., Chun S.S., Sales J.L. Intracorpo-real lithotripsy with the holmium:YAG laser // J Urology, 156, pp. 912 (1996).

15. R. Targ, M.J. Kavaya, R.M. Huffaker, and R.L. Bowles. Coherent lidar airborne windshear sensor: performance evaluation // Appl. Opt. 30, 2013-2026 (1991).

16. S. W. Henderson, C. P. Hale, J. R. Magee, M. J. Kavaya, and A. V. Huffaker. Eye-safe coherent laser radar system at 2.1 pum using Tm,Ho:YAG lasers // Opt. Lett. 16(10), pp. 773-775 (1991).

17. G.J. Koch, A.N. Dharamsi, C.M. Fitzgerald, and J.C. McCarthy. Frequency Stabilization of a Ho:Tm:YLF Laser to Absorption Lines of Carbon Dioxide // Appl. Opt. 39, pp. 3664-3669 (2000).

18. G.J. Koch, B.W. Barnes, M. Petros, J.Y. Beyon, F. Amzajerdian, J. Yu, R.E. Davis, S. Ismail, S. Vay, M.J. Kavaya, and U.N. Singhl. Coherent Differential Absorption Lidar Measurements of C02 // Appl. Opt. 43, pp. 5092-5099 (2004).

19. M. Vaidyanathan and D.K. Killinger. Intrapulse temporal and wavelength shifts of a high-power 2.1-jim Ho:YAG laser and their potential influence on atmospheric lidar measurements // Appl. Opt. 33, pp. 7747-7753 (1994).

20. S. W. Henderson, C. P. Hale, J. R. Magee, M. J. Kavaya, and A. V. Huffaker. Eye-safe coherent laser radar system at 2.1 pum using Tm,Ho:YAG lasers // Opt. Lett. 16, pp. 773-775 (1991).

21. A. Malm, R. Hartman, and R. C. Stoneman. High-power eyesafe YAG lasers for coherent laser radar // Advanced Solid-State Photonics, OSA Technical Digest (Optical Society of America, 2004), paper WA6

22. P.A. Budni, L.A. Pomeranz, M.L. Lemons, C.A. Miller, J.R. Mosto, and E.P. Chicklis. Efficient mid-infrared laser using 1.9-j-im-pumped Ho:YAG and ZnGeP2 optical parametric oscillators // J. Opt. Soc. Am. B. 17(5), pp. 723-728 (2000).

23. G. Arisholm, E. Lippert, G. Rustad, and K. Stenersen. Effect of resonator length on a doubly resonant optical parametric oscillator pumped by a multilongitudinal-mode beam // Opt. Lett. 25, pp. 1654-1656 (2000).

24. Gorachand Ghosh, "Sellmeier. Coefficients for the Birefringence and Refractive Indices of ZnGeP2 Nonlinear Crystal at Different Temperatures // Appl. Opt. 37, pp. 1205-1212 (1998).

25. Subhasis Das, Gopal C. Bhar, Sudipto Gangopadhyay, and Chittaranjan Ghosh. Linear and Nonlinear Optical Properties of ZnGeP2

26. Crystal for Infrared Laser Device Applications: Revisited. // Appl. Opt. 42, pp. 4335-4340 (2003).

27. P. G. Schunemann and Т. M. Pollak. Phase-Matched Growth of ZnGeP2 Mid-IR OPO, Crystals // Advanced Solid State Lasers, Vol. 20 of OSA Proceedings Series (Optical Society of America, 1994), paper P014.

28. R. D. Peterson, K. L. Schepler, J. L. Brown, and P. G. Schunemann. Damage properties of ZnGeP2 at 2 \im И J. Opt. Soc. Am. B. 12, pp. 2142-2146(1995).

29. Mahendra G. Jani, Norman P. Barnes, and Keith E. Murray. Flash-lamp-pumped Ho:Tm:Cr:YAG and Ho:Tm:Er:YLF lasers: experimental results of a single, long pulse length comparison. Appl. Opt. 36, pp. 33573362 (1997).

30. Y.Y. Kalisky. The Physics and Engineering of Solid State Lasers (SPIE Press Book) // Vol TT71, pp. 105-130 (2006).

31. R.A. Hayward, W.A. Clarkson and Hanna // ASSL Proc. Tops 34, pp. 1910(2000).

32. S. R. Bowman and B. J. Feldman. Demonstration and analysis of a holmium quasi-two level laser // Solid State Lasers III, Proc. SPIE 1627, pp. 46-54 (1992).

33. E. Lippert, G. Rustad, S. Nicolas, G. Arisholm and K. Stenersen. Fibre laser pumped mid-infrared source // Proc. SPIE. 5620. pp. 56 62 (2004).

34. S. So, J.I. Mackenzie, D.P. Shepherd, W.A. Clarkson, J.G. Betterton, E.K. Gorton. A power scaling strategy for longitudinally diode-pumped Tnv.YLF lasers // Applied Physics B, 84, pp. 389-393 (2006).

35. S. So, J.I. Mackenzie, D.P. Shepherd, W.A. Clarkson. Comparison of basing Performance for Diode-Pumped Tm:YLF of Various Doping Concentrations // Technical Digest of Advanced Solid-State Photonics (ASSP) 2005 paper: MF48.

36. M. Schellhorn. High-power diode-pumped Tm:YLF laser // Appl. Phys. B, 91, pp. 71-74 (2008).

37. X.M. Duan, B.Q. Yao, Y.J. Zhang, C.W. Song, L.L. Zheng, Y.L. Ju, and Y.Z. Wang. Diode-pumped high efficient Tm:YLF laser output at 1908 nm with near-diffraction limited beam quality // Laser Phys. Lett. 5(5), pp. 347-349 (2008).

38. J. K. Jabczynski, W. Zendzian, J. Kwiatkowski, H. Jelinkova, J. Sulc, and M. Nemec. High repetition rate, high peak power, diode pumped Tm:YLF laser//Proc. SPIE, Vol. 6731, 673114 (2007).

39. J. Kwiatkowski, J.K. Jabczynski, L. Gorajek, W. Zendzian, H. Jelinkova, J. Sulc, M. Nemec, P. Koranda. Resonantly pumped tunable Ho:YAG laser // Laser Phys. Lett. 6(7), pp. 531-534 (2009).

40. А.А. Каминский, Б.М. Антипенко. Многоуровневые функциональные схемы кристаллических лазеров. М.: Наука, 270 с (1989).

41. Звелто О. Принципы лазеров // М.: Мир, 560 с (1990).

42. Stephen A. Payne, L.L. Chase, Larry К. Smith, Wayne L. Kwyne, and William F. Krupke. Infrared cross-section measurements for crystals doped with Er3+, Tm3+, and Ho3+ // IEEE Journal of Quantum Electronics, 28(11), pp. 2619-2630 (1992).

43. Brian M. Walsh, Norman P. Barnes, Baldassare Di Bartolo. Branching ratios, cross sections, and radiative lifetimes of rare earth ions in solids: Application to Tm3+ and Ho3+ ions in LiYF4, J. of Appl. Phys. 83(5), pp. 2772-2787, (1998).

44. Igor Razdobreev, Alexander Shestakov. Self-pulsing of a monolithic Tm-doped УАЮЗ microlaser. // Physical Review A 73, 053815(5), (2006).

45. O.H. Еремейкин, H.A. Егоров, Н.Г. Захаров, А.П. Савикин, В.В. Шарков. Исследование тепловой линзы в кристалле Tm:YLF при интенсивной диодной накачке // Оптический журнал, 76(11)" стр. 5-9 (2009).

46. Анохов С.П., Марусий Т.Я., Соскан М.С. Перестраиваемые лазеры // М.: Радио и связь, 360 с. (1982).

47. Зайдель А.Н., Островская Г.В., Островский Ю.Н. Техника и практика спектроскопии. М.: Наука, 392 с. (1976).

48. Optics and optical instruments—Test methods for laser beam parameters: Beam width, divergence angle and beam propagation factor, ISO/DIS 11146(1999).

49. N.P. Barnes, B.M. Walsh and E.D. Filer. Ho:Ho upconversion: application to Ho lasers // J. Opt. Soc. Am. B. 20(6), pp. 1212 1219 (2003).

50. L.B. Shaw, R.S.F. Chang and N. Djeu. Measurement of upconversion energy-transfer probabilities in Ho: Y3A15Oi2 and Tm: Y3A150i2 // Phys. Rev. B. 50, pp. 6609-6619(1994).

51. G. Rustad and K. Stenersen. Modeling of laser-pumped Tm and Ho lasers accounting for upconversion and ground-state depletion // IEEE J. Quantum Electron, 32(9), pp. 1645-1656 (1996).

52. Xiaoyuan Peng, Lei Xu, Anand Asundi. Thermal lensing effects for diode-end-pumped Nd:YV04 and Nd:YAG lasers // Optical Engineering, 43(10), (2004).

53. M. E. Innocenzi, H. T. Hura, C. L. Fincher, and R. A. Fields. Thermal modeling of continuous-wave end-pumped solid-state lasers // Appl. Phys. Lett. 56(19), 1831-1833 (1990).

54. M. Sovizi, R. Massudi. Thermal distribution calculation in diode pumped Nd:YAG laser rod by boundary element method // Optics & Laser Technology 39, pp. 46-52 (2007).

55. M.P. MacDonald, Th. Graf, J.E. Balmer and H.P. Weber. Reducing thermal lensing in diode-pumped laser rods // Optics Communications 178, pp. 383-476 (2000).

56. Н.Г. Захаров, О.Л. Антипов, B.B. Шарков, А.П. Савикин. Эффективная генерация на длине волны 2,1 мкм в лазере на кристалле Ho:YAG с накачкой излучением Tm:YLE лазера // Квант, электроника, 40 (2), 98-100 (2010).

57. N.P. Barnes and D.J. Gettemy. Performance of HorYAG as a function of temperature // Appl. Opt. 29, pp. 404-409 (1990)

58. Борн M., Вольф Э. Основы оптики // M.r «Наука», 720 с. (1973).

59. R. D. Peterson and K. L. Schepler. 1.9 jam-Fiber-Pumped CrrZnSe Laser // Advanced Solid-State Photonics, Technical Digest (Optical Society of America, 2005), paper MB 13.

60. A.A. Андронов, Н.Г. Захаров, A.B. Маругин, А.П. Савикин. Новые источники и приёмники ИК и терагерцового диапазона // Учебно-методическое пособие ННГУ им. Лобачевского, 95 с. (2007).

61. И.А. Гришин, Н.Г. Захаров, Н.В. Козлова, А.П. Савикин. Исследование оптических характеристик стекла TZLB, легированного ионами Ег3+ и Yb3+ // Оптика и спектроскопия, 107(5), с. 768-771 (2009).

62. Ф.А. Болыциков, Е.В. Жариков, Н.Г. Захаров, Д.А. Лис, П.А. Рябочкина, К.А. Субботин, О.Л. Антипов. Генерация двухмикронного лазерного излучения в кристаллах NaLa^Gdi^WO^, активированных ионами Тш3+ // Квант, электроника, 40(2), 101-102 (2010).

63. N.G. Zakharov, O.L. Antipov, O.N. Eremeykin, A.P. Savikin. Optimization of a diode-pumped Tm:YLF laser at 1908 nm // High-power Laser Beams 2006, N. Novgorod, Russia. Technical Digest, p. 117 (2006).

64. Захаров Н.Г., Антипов О.Л., Савикин А.П., Еремейкин О.Н. Эффективный и компактный Tm:YLF лазер с диодной накачкой, генерирующий на длине волны 1908 нм // 12-я Нижегородская сессия молодых учёных. Тезисы докладов с. 52 (2007).

65. О.Н. Еремейкин, Н.Г, Захаров, О.Л. Антипов, А.П. Савикин, В.В. Шарков. Но :Y AG-л аз ер на длине волны 2,1 мкм с лазерной накачкой на 1908 нм // Международная конференция «Лазеры. Измерения. Информация», С.-Петербург. Тезисы докладов, с. 31 (2007).

66. Н.Г. Захаров, O.JI. Антипов, А.П. Савикин, В.В. Шарков, О.Н. Еремейкин, Ю.Н. Фролов, Г.М. Мищенко, С.Д. Великанов. Эффективная генерация на длине волны 1908 нм в лазере на кристалле TmrYLF с диодной накачкой// «Труды РФЯЦ-ВНИИЭФ», 16 (2010) в печати.

67. Н.Г. Захаров, O.JI. Антипов, О.Н. Еремейкин, А.П. Савикин. Исследование динамики генерации Tm:YLJwia3epa с диодной накачкой. // 14-ая научная школа «Нелинейные волны-2008», Н. Новгород. Тезисы докладов, с. 60-61 (2008).

68. N.G. Zakharov, O.L. Antipov, O.N. Eremeykin, A.P. Savikin. Generation characteristics of a longitudinally diode-pumped TmrYLF laser. // 4th Laser Optics for Young Scientist, St. Petersburg. Technical Digest, p. 842008).

69. Х.С. Багдасаров, В.И. Жеков, В.А. Лобачев, А.А. Маненков, Т.М. Мурина, A.M. Прохоров, М.И. Студеникин, Е.А. Федоров. Кросс-релаксационный YAG-Er3+ -лазер. // Труды ИОФАН. 15, с. 5-68 (1989).