Комплексное исследование излучательных характеристик диодных линеек для накачки активных элементов твердотельных лазеров методом акустооптической спектроскопии тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.01 ВАК РФ

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК

ОТДЕЛЕНИЕ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ

НАУЧНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ЦЕНТР УНИКАЛЬНОГО ПРИБОРОСТРОЕНИЯ

На правах рукописи УДК 549.091.3

ООЗ16Э15Б

Отливанчик Александр Евгеньевич

Комплексное исследование излучательных характеристик диодных линеек для накачки активных элементов твердотельных лазеров методом акустооптической спектроскопии.

01.04.01 - «Приборы и методы экспериментальной физики»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

15 май гт

Москва 2008 г

003169156

Работа выполнена в Научно-технологическом центре Уникального приборостроения Российской Академии наук

Научный руководитель доктор физико-математических наук,

доцент Боритко С В

Официальные оппоненты доктор технических наук

Уткин Г В

кандидат физико-математических наук Тарасов А В

Ведущая организация Институт систем обработки изображений РАН

Защита состоится «04» июня 2008 г в 1500 на заседании Диссертационного совета Д 002 135 01 НТЦ Уникального приборостроения РАН по адресу Москва, ул Бутлерова д 15.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке НТЦ уникального приборостроения РАН или получить электронную версию, сделав запрос по адресу оЩуапс!ик@та11 ги

Автореферат разослан «30» апреля 2008 г

Отзывы в 2-х экземплярах, заверенные печатью просим присылать по адресу 117342, Москва, ул Бутлерова д 15, Диссертационный совет НТЦ УП РАН

Ученый секретарь диссертационного совета Д 002 135 01 к ф-м н

/ Отливанчик Е А /

Первым в мире лазером явился лазер на кристалле рубина (1960 год) Хотя за прошедшие годы были созданы многие другие классы лазеров (газовые, жидкостные, полупроводниковые, эксимерные, лазеры на свободных электронах), твердотельные лазеры на кристаллах не только не утратили своего значения, но и получили существенное развитие В последние годы были созданы новые кристаллы, позволившие в 2-3 раза повысить КПД твердотельных лазеров Кроме того, получили бурное развитие твердотельные лазеры с накачкой инжекционными полупроводниковыми лазерами, что позволило создать семейство малогабаритных лазеров с КПД, превышающим 15-20%

В настоящее время задача повышения КПД работы лазеров не потеряла своей актуальности В этой связи источники накачки являются важной составной частью твердотельных лазеров, так как служат для преобразования электрической энергии источника питания в световую энергию, необходимую для создания инверсии населенности в активном элементе твердотельного лазера В качестве непрерывных источников накачки наибольшее применение получили дуговые газоразрядные лампы, заполненные кретоном, обладающие большим сроком службы, обеспечивающие КПД до 5% для АИГ-Ш-лазеров и полупроводниковые лазерные диоды, объединенные в диодные линейки или матрицы

Лазерные диоды как источники накачки компактны, эффективны, прочны, долговечны и достаточно недороги Возможность подстройки линии излучения подбором состава структуры или изменением температуры позволяет снизить нагрев активного элемента твердотельного лазера и уменьшить тепловую нагрузку, выбрав нужную полосу накачки Более того, так как лазерные диоды (и линейки из них) являются когерентными направленными источниками, то их излучение легко можно сфокусировать на определенной зоне активного элемента

Все вышесказанное и определяет важность и актуальность данной диссертационной работы, посвященной комплексному исследованию излучательных характеристик диодных линеек для накачки активных элементов мощных твердотельных лазеров

Целью работы является комплексное изучение основных характеристик диодных линеек как источников световой накачки активных элементов мощных твердотельных лазеров, а именно частотного и пространственного распределения их излучения В ходе выполнения работы были поставлены и решены следующие задачи выбрана и обоснована методика комплексного исследования излучательных характеристик диодных линеек, создано приборное оформление выбранной методики на базе акустооптического спектрометра видимого и ближнего ИК-диапазона, проведено детальное исследование излучения мощной диодной линейки и составлена его пространственная диаграмма,

Научная новизна работы В работе впервые в едином цикле измерений исследовано не только спектральное распределение излучения диодных линеек, но и распределение их излучения, как по длине линейки, так и по углу Это позволяет построить полную картину как пространственного, так и частотного распределения излучения диодной линейки в целом как источника световой накачки активного элемента твердотельного лазера

В работе обоснована методика комплексного изучения излучательных характеристик диодных линеек, разработано аппаратурное оформление данной методики и проведены исследования конкретных диодных линеек для накачки активных элементов мощных твердотельных лазеров, подтвердившие «работоспособность» предложенной методики

Практическая значимость работы заключается в том, что созданная методика комплексного исследования излучательных характеристик диодных линеек позволяет выявлять искажения в пространственном распределении излучения, а последующая коррекция этих искажений - повысить КПД работы конкретного твердотельного лазера в целом

Достоверность результатов работы обеспечивается информативностью и адекватным использованием методик акустооптической спектрометрии применительно к изучению излучателъных характеристик диодных линеек, хорошей воспроизводимостью экспериментальных результатов, а также интерпретацией данных, полученных независимыми методами, с единых позиций современной науки

Положения, выносимые на защиту

1 Использование акустооптической спектрометрии позволяет в едином цикле определять не только пространственное распределение излучательнои способности диодных линеек, используемых для накачки твердотельных лазеров, но и их спектральные характеристики в каждой точке по длине линейки

2 Разработанная на базе акустооптического спектрометра ближнего ИК-диапазона установка является аппаратурным оформлением методики комплексного исследования излучателъных характеристик диодных линеек, используемых для накачки твердотельных лазеров

3 Обработка результатов комплексных исследований мощной диодной линейки Silver BuUet ASM06C020 фирмы "NORTHROP GRUMMAN" показали, что при проведении коррекции выявленного пространственного распределения излучения линейки можно увеличить величину световой мощности закачиваемой в активный элемент (при напряжении 20 А) на 2,4 Вт, что приводит к повышению КПД работы твердотельного лазера с данной линейкой на 9% по сравнению с нескорректированным состоянием

Апробация работы Основные результаты работы представлялись на

- 6-ой Международной выставке лазерной техники «LIC RUSSIA 2004», 27-30 января 2004 г, Москва, «Сокольники»,

- Vl-м Международном Форуме «Высокие технологии XXI века», 18-22 апреля 2005 г, Москва, «ЭКСПОЦЕНТР»,

- Международной специализированной выставке оптической, лазерной и оптоэлектронной аппаратуры «ФОТОНИКА-2006», 3-6 июля 2006 г, Москва,

ЗАО «Экспоцентр» на Красной Пресне,

- 2-ой Международной специализированной выставке оптической, лазерной и оптоэлектронной аппаратуры, комплектующих изделий и компонентов «ФОТОНИКА», 13-16 марта 2007 г, Москва, ЦБК «Экспоцентр»,

Публикации Основное содержание диссертации опубликовано в 4-х печатных работах, список которых приведен в конце автореферата

Структура и объем диссертации Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и списка литературы Она содержит 108 страниц, 37 рисунков, 1 таблицу и список литературы

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулирована ее цель, описана структура диссертации, приведены положения, выносимые на защиту

В первой главе представлен обзор литературы, в котором рассмотрены физические основы работы твердотельных лазеров, основные типы накачки активных элементов, приведены и проанализированы основные уравнения, используемые в дальнейшем в оригинальной части работы для оценки эффективности работы диодных линеек в качестве источников накачки Основным результатом рассмотрения явилось обоснование выбора конкретной методики для комплексного исследования излучательных характеристик диодных линеек

Вторая глава диссертационной работы посвящена аппаратурному оформлению выбранной методики исследований Основой научно-исследовательской установки является акустооптический спектрометр видимого и ближнего ИК-диапазона, разработанный в НТЦ Уникального приборостроения РАН

Для использования в поставленных задачах спектрометр должен иметь достаточно высокое спектральное разрешение и высокий спектральный контраст. Спектрометр на основе акустооптических фильтров позволяет

обеспечить необходимое спектральное разрешение Однако спектральный контраст не высок, прежде всего, из-за наличия медленно спадающих крыльев

функции пропускания Подход к решению этой проблемы, использованный в

разработанном в НТЦ УП РАН спектрометре, заключается в двойной

монохроматизации излучения путем использования двух последовательно

расположенных акустооптических фильтров, настроенных на одну и ту же

длину волны Такой подход, обеспечивает высокий контраст и не требует

применения режекционных фильтров, а так же позволяет дополнительно

повысить спектральное разрешение в 1,5 раза

Схема, используемого в работе спектрометра видимого и ближнего РЖ диапазона приведена на Рис 1 Спектрометр включает в себя оптический блок и устройство управления Спектрометр управляется от любого персонального компьютера, на котором установлена управляющая программа и который соединяется с устройством управления через стандартный последовательный порт RS-232 или USB порт

Анализ данной принципиальной схемы и алгоритма работы спектрометра показывает, что обеспечение согласованной работы всех

блоков и компонентов является наиболее важной задачей Решение этой задачи обеспечивает блок управления Он собран на базе малогабаритного одноплатного компьютера - использован микроконтроллер данных ADuC 831 (ANALOG DEVICES) и включает в себя контроллер, плату управления и плату питания Блок управления выполняет следующие функции

• Обеспечивает связь с компьютером пользователя,

• Обеспечивает синхронную работу всех составных частей прибора,

• Формирует программные коды для цифрового синтезатора частоты,

• Управляет акустической волной в акустооптическом монохроматоре, включая и выключая усилитель мощности,

• Принимает сигнал фотоприемника, измеряет его и накапливает,

• Выполняет контроль состояния акустооптичсского монохроматора

При выполнении диссертационной работы была создана новая плата блока управления и обработки сигналов Данная плата, за счет применения программируемой логической матрицы позволяет

• перепрограммировать параметры измерений спектрометра в различных областях - от инфракрасной до ультрафиолетовой,

• обеспечивает возможность точно измерять температуру акустооптической ячейки и своевременно вносить коррективы в измерительный цикл,

• добавлять дополнительные функции управления спектрометра, без переделки прибора,

В созданной на базе описанного выше спектрометра научно-исследовательской установке для исследования излучателъных характеристик диодных линеек излучение от исследуемой линейки подводится к оптическому блоку посредством волоконно-оптического зонда Причем измерительный конец зонда был несколько доработан Во-первых, он был закреплен на специально изготовленной подвижной платформе, позволяющей перемещать зонд как относительно продольной оси, так и изменять его угол наклона Во-вторых, на зонд была надета трубка, сужающая апертуру до угла меньше трех градусов Фотографии платформы и

установки в целом показаны на Рис. 2 и Рис. 3.

Рис. 3.

Третья глава, являющаяся основной в диссертации, посвящена исследованию излучательных характеристик одиночного светодиода (как тестового образца) и двух диодных линеек для накачки активных элементов твердотельных лазеров.

В первом параграфе описаны результаты исследования распределения световой энергии, выделяемой единичным светодиодом, проведенные с целью тестирования работоспособности используемой установки. Были сняты характеристики излучения по продольной оси диода и в зависимости от угла отклонения относительно продольной оси. На Рис. 4 представлена

пространственная диаграмма излучения исследованного светодиода.

Из рисунка видно, что созданная установка работает корректно, так как характеристики излучения исследованного светодиода соответствуют ожидаемым.

Во втором параграфе рассмотрена диодная линейка, предназначенная для накачки активных элементов лазеров средней мощности. В первую очередь было исследовано распределение интенсивности излучения по длине линейки на центральной частоте (частоте максимума интенсивности излучения). (Рис. 5):

к л га (х й л о

£

О) ш

н 5

2 о

" г

0 ф

1 ь 1- I

о =

Рис. 5.

Видно, что в данном случае мы имеем равномерное распределение интенсивности излучения вдоль всей продольной оси диодной линейки без искажения спектральной характеристики. Однако, исследование пространственного распределения излучения линейки по углу (отклонение от продольной плоскости) показало, что максимум излучения направлен под углом +10° к вертикальной оси, причем форма падения величины излучения по разные стороны от максимума несимметрична. Соответствующая картина распределения представлена на Рис. 6:

Сдвиг по длине линейки

Длина волны, нм

Угол отклонения

Рис 6

На основе полученных данных была построена общая диаграмма пространственного распределения интенсивности излучения рассматриваемой диодной линейки, ограниченное полной ее длинной (см Рис 7)

Н§ол отклонения, зр

4 CgSus по длин© линзйки

Рис. 7.

Следовательно, для повышения эффективности накачки при использовании данной диодной линейки, необходимо зафиксировать активный элемент под углом 10° относительно вертикали к излучательной поверхности линейки.

Третий параграф посвящен исследованию характеристик диодной линейки марки Silver Bullet ASM06C020 фирмы "NORTHROP GRUMMAN". В паспорте к ней приводятся основные характеристики, в том числе распределение излучения по спектру, зависимости интенсивности от величины управляющего тока и т.д., но эти характеристики даны для линейки в целом. Для оценки качества диодной линейки как источника накачки активных элементов хотелось бы иметь детализацию ее излучательной способности в разных точках по длине, а не интегрально. Так же как и для ранее рассмотренной линейки в первую очередь было исследовано распределение излучаемой энергии по продольной оси с одновременной регистрацией спектральной характеристики.

Результаты представлены на Рис. 8. Видно, что распределение

интенсивности излучения по длине линейки неравномерно - имеются ярко выраженные особенности на '/4 и 3Д длины линейки Можно предположить, что этот эффект связан с уходом максимумов излучения по частоте из-за разного температурного режима работы центрального и боковых частей линейки Однако проверка этой гипотезы (регистрация спектров излучения в разных точках диодной линейки) показала, что ухода по частоте не наблюдается и причина нелинейности распределения интенсивности излучения кроется в другом

Сдвиг по длине линейки

Рис 8 Распределение интенсивности излучения линейки по длине

Для выяснения причин было принято решение исследовать интенсивность излучения в зависимости от угла наклона измерительного конца зонда в характерных точках (точках максимальной и минимальной интенсивности излучения) относительно продольной плоскости, те угловые характеристики диодной линейки с одновременной регистрацией спектра излучения Пример полученных результатов (одна из точек по длине

линейки) в максимумах представлены на Рис. 9, а в центральном минимуме - на Рис. 10.

Угол отклонения

Длина волны, нм

Рис.9.

Длина волны

113^5

Угол отклонения

Рис. 10.

Таким образом, в центре линейки виден провал при угле отклонения 0°. В результате объединения всех полученных данных была построена

общая диаграмма для формы пространственного распределения интенсивности излучения данной диодной линейки (см. Рис. 11).

Рис. 11.

Как видно из рисунка, в центре линейки мы имеем ярко выраженную седлообразную форму направленности излучения. Таким образом, общая интенсивность излучения по длине линейки находится на одном уровне, т.е. не нарушается закон сохранения энергии излучения по всей длине линейки, но в силу конструктивных особенностей направление максимума излучения не сохраняется. На продольной оси линейки, в центральной части мы имеем как бы два источника, излучающих под углом друг к другу.

В заключении сформулированы основные результаты, полученные при выполнении данной диссертационной работы, а именно:

1. Показано что использование акустооптического спектрометра видимого и ближнего ИК диапазона позволяет создать методику, в которой в едином цикле можно определять не только пространственное распределение излучения диодных линеек, используемых для накачки активных элементов твердотельных лазеров, но и их спектральные характеристики в каждой точке по длине линейки.

Угол сихЛ0напня, ар

Сдвиг во длине линейки

2 Разработана универсальная плата блока управления и обработки сигналов для акустооптического спектрометра, которая за счет применения программируемой логической матрицы позволяет

- перепрограммировать параметры измерений спектрометра в различных областях - от инфракрасной до ультрафиолетовой,

- обеспечивает возможность точно измерять температуру акустооптической ячейки и своевременно вносить коррективы в измерительный цикл,

- добавлять дополнительные функции управления спектрометра, без переделки прибора

3 Создана научно-исследовательская установка для комплексного исследования излучательных характеристик диодных линеек, используемых для накачки активных элементов твердотельных лазеров, и произведено ее тестирование с целью оценки достоверности получаемых результатов на модельном объекте - единичном светодиоде

4 На созданной установке проведены натурные измерения реальных физических объектов, а именно, двух диодных линеек, применяемых для накачки активных элементов твердотельных лазеров Анализ полученных результатов позволил выработать рекомендации для увеличения эффективности конкретных схем накачки и, следовательно, повышения КПД работы твердотельных лазеров, созданных на их основе

1 Боритко С В , Отливанчик Е А, Отливанчик А Е , Твердое В В «Исследование распределения активаторной примеси в активных элементах твердотельных лазеров методом акустооптической спектроскопии комбинационного рассеяния» Радиотехника и электроника 2006, №11, с

2 С В Боритко, Е А Отливанчик, В В Твердов, А Е Отливанчик, О возможности использования Рамановской спектроскопии для диагностики ювелирных камней (на примере корундов), Успехи современной радиоэлектроники, 2006, №10, с 31-35

3 ПустовойтВ И, Пожар В Э , Отливанчик Е А, БориткоС В , Перчик А

В , Суворов В А , Шкроб Г Н , Твердов В В , Кутуза И Б , Отливанчик А Е , Шорин В И, Мазур М М , «Современные средства и методы акустооптической спектрометрии», Успехи современной радиоэлектроники, 2007, №8, с 48-56

4 Боритко С В , Константинов А Ю , Отливанчик Е А, Отливанчик А Е, Твердов В В , «Исследование характеристик основных элементов твердотельных лазеров методами акустооптической спектроскопии» , Труды Российского научно-технического общества радиотехники, электроники и связи имени А С Попова Серия Акустооптические и радиолокационные методы измерений и обработки информации 2007 Вып П, стр 109-112

Уел печ л 1 Тираж 70 экз Заказ 13

отпечатано 29 04 2008 вНТЦУПРАН 117342, г. Москва, ул Бутлерова, д 15

Введение

Глава 1. Основы работы твердотельных лазеров с полупроводниковой накачкой (рбзор литературы) ' 1.1. Балансные уравнения генерации лазеров

1.2. Общая методика оценки пороговых и энергетических характеристик лазеров

1.3. Выходная мощность и КПД излучения непрерывных лазеров

1.4. Источники накачки твердотельных лазеров

1.5. Лазеры с полупроводниковой накачкой

Глава 2. Научно-исследовательская установка для исследования излучательных характеристик диодных линеек для накачки активных элементов твердотельных лазеров

2.1. Описание спектрометра и принцип его работы

2.1.1. Требования, предъявляемые к акустооптическому спектрометру

2.1.2. Выбор архитектуры устройства управления

2.1.3. Функциональная схема устройства управления акустооптического спектрометра

2.1.4. Операции, выполняемые АО спектрометром

2.1.5. Прецизионный цифровой синтезатор частоты

2.1.6: Эллиптический фильтр нижних частот

2.1.7. Интерфейсные характеристики акустооптического спектрометра

2.2. Приемная часть акустооптического спектрометра

2.3. Перестроечная характеристика

2.4. Программное обеспечение

2.5. Волоконно-оптический зонд

2.6. Держатель (предметный столик) для крепления образцов

3. Исследование излучательных характеристик элементов накачки твердотельных лазеров

3.1. Исследование излучательных хар-к единичного светодиода

3.2. Исследование излучательных характеристик светодиодной линейки средней мощности

3.3. Исследование излучательных характеристик светодиодной линейки большой мощности

3.4.Методика комплексного исследования излучательных характеристик светодиодных линеек, используемых для накачки тв. лазеров

Первым в мире лазером явился лазер на кристалле рубина (1960 год) [1,2]. Хотя за прошедшие годы были разработаны многие другие классы лазеров (газовые, жидкостные, полупроводниковые, эксимерные, лазеры на свободных электронах), твердотельные лазеры на кристаллах не только не утратили своего значения, но и получили существенное развитие. Были созданы новые кристаллы, позволившие в 2-3 раза повысить КПД твердотельных лазеров [3-14]. Кроме того, получили бурное развитие твердотельные лазеры с накачкой инжекционными1 полупроводниковыми лазерами, что позволило создать семейство малогабаритных лазеров с КПД, превышающим 15-20% [15-23].

В настоящее время задача повышения КПД работы лазеров не потеряла своей актуальности. В этой связи источники накачки являются важной составной частью твердотельных лазеров, так как служат для преобразования электрической энергии источника питания в световую энергию, необходимую для создания инверсии населенности в активном, элементе твердотельного лазера. В качестве непрерывных источников накачки наибольшее применение получили дуговые газоразрядные лампы, заполненные кретоном, обладающие большим сроком службы, обеспечивающие КПД до 5% для АИГ-Ш-лазеров и полупроводниковые лазерные диоды, объединенные в диодные линейки или матрицы.

Лазерные диоды как источники накачки компактны, эффективны, прочны, долговечны и достаточно недороги. Возможность подстройки линии излучения подбором состава структуры или изменением температуры позволяет снизить нагрев активного элемента твердотельного лазера и уменьшить тепловую нагрузку, выбрав нужную полосу накачки. Более того, так как лазерные диоды (и линейки из них) являются когерентными направленными источниками, то их излучение легко можно сфокусировать на определенной зоне активного элемента.

Все вышесказанное и определяет важность и актуальность данной диссертационной работы, посвященной комплексному исследованию излучательных характеристик диодных линеек для накачки активных элементов мощных твердотельных лазеров.

Целью работы является комплексное изучение основных характеристик диодных линеек как источников световой накачки активных элементов мощных твердотельных лазеров, а именно частотного и пространственного распределения их излучения.

Научная новизна работы. В работе впервые в едином цикле измерений исследовано не только спектральное распределение излучения диодных линеек, но и распределение их излучения, как по длине линейки, так и по углу. Это позволяет построить полную картину как пространственного, так и частотного распределения излучения диодной линейки в целом как источника световой накачки активного элемента твердотельного лазера.

В работе обоснована методика комплексного изучения излучательных характеристик диодных линеек, разработано аппаратурное оформление данной методики и проведены исследования конкретных диодных линеек для накачки активных элементов мощных твердотельных лазеров, подтвердившие «работоспособность» предложенной методики.

Практическая значимость работы заключается в том, что созданная методика комплексного исследования излучательных характеристик диодных линеек позволяет выявлять искажения в пространственном распределении излучения, а последующая коррекция этих искажений - повысить КПД работы конкретного твердотельного лазера в целом.

Достоверность результатов работы обеспечивается информативностью и адекватным использованием методик акустооптической спектрометрии применительно к изучению излучательных характеристик диодных линеек, хорошей воспроизводимостью экспериментальных результатов, а также интерпретацией данных, полученных независимыми методами, с единых позиций современной науки.

Положения, выносимые на защиту.

1. Использование акустооптической спектрометрии позволяет в едином цикле определять не только пространственное распределение излучательной способности диодных линеек, используемых для накачки твердотельных лазеров, но и их спектральные характеристики в каждой точке по длине линейки.

2. Разработанная на базе акустооптического спектрометра ближнего ИК-диапазона установка является аппаратурным оформлением методики комплексного исследования излучательных характеристик диодных линеек, используемых для накачки твердотельных лазеров.

3. Обработка результатов комплексных исследований мощной диодной линейки Silver Bullet ASM06C020 фирмы "NORTHROP GRUMMAN" показали, что при проведении коррекции выявленного пространственного распределения излучения линейки можно увеличить величину световой мощности закачиваемой в активный элемент (при напряжении 20 А) на 2,4 Вт, что приводит к повышению КПД работы твердотельного лазера с данной линейкой на 9% по сравнению с нескорректированным состоянием.

Апробация работы. Основные результаты работы представлялись на:

- 6-ой Международной выставке лазерной техники «LIC RUSSIA 2004», 27-30 января 2004 г., Москва, «Сокольники»;

- У 1-м Международном Форуме «Высокие технологии XXI века», 18-22 апреля 2005 г., Москва, «ЭКСПОЦЕНТР»;

- Международной специализированной выставке оптической, лазерной и оптоэлектронной аппаратуры «ФОТОНИКА-2006», 3-6 июля 2006 г., Москва, ЗАО «Экспоцентр» на Красной Пресне;

- 2-ой Международной специализированной выставке оптической, лазерной и оптоэлектронной аппаратуры, комплектующих изделий и компонентов «ФОТОНИКА», 13-16 марта 2007 г., Москва, ЦБК «Экспоцентр»;

Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и списка литературы.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

В качестве основных результатов работы можно выделить следующее:

1. Показано что использование акустооптического спектрометра видимого и ближнего ИК диапазона позволяет создать методику, в которой в едином цикле можно определять не только пространственное распределение излучения диодных линеек, используемых для.накачки активных элементов, твердотельных лазеров, но и их спектральные характеристики в каждой точке по длине линейки.

2. Разработана универсальная плата блока управления и обработки сигналов для акустооптического спектрометра, которая за счет применения' программируемой логической матрицы позволяет:

- перепрограммировать параметры измерений спектрометра в различных областях - от инфракрасной до ультрафиолетовой;

- обеспечивает возможность точно измерять температуру акустооптической ячейки и своевременно вносить коррективы в измерительный цикл;

- добавлять дополнительные функции управления спектрометра, без, переделки, прибора.

3. Создана научно-исследовательская установка для комплексного-исследования излучательных характеристик диодных линеек, используемых для накачки активных элементов твердотельных лазеров, и произведено ее тестирование с целью оценки достоверности получаемых результатов на модельном-объекте - единичном светодиоде.

4. На созданной установке- проведены натурные измерения реальных физических объектов, а именно, диодных линеек, применяемых для-накачки активных элементов твердотельных лазеров. Анализ полученных результатов позволил выработать рекомендации' для- коррекции конкретных схем^ накачки с целью повышения ее эффективности и, следовательно, повышения КПД работы твердотельных лазеров, созданных на их основе.

1. Т.Н. Maiman. Stimulated optical radiation in ruby. - Nature, 1960, №187, p. 493-494.

2. P.P. Sorokin, M. J. Stevenson. Stimulated infrared emission from trivalent uranium. -Phys.Rev.Lett, 1960, №5, p. 775-559.

3. D.W. Hughes, J.R. Barr. J.Phys. D, 25, 563 (1992).

4. H.B. Кравцов, O.E. Наний. Высокостабильные одночастотные твердотельные лазеры. М.: Квантовая Электроника, 1993, № 20, с. 322.

5. P.G. Eliseev, V.V. Bezotosny. Proc. SPIE, 1999, 2, p. 3668.

6. F.J. Dinerman, P.F. Moulton P.F. 3-mgr .m cw laser operation in erbium-doped YSGG, GGG, and YAG. Optics Letts, 1994, №19, p. 1143.

7. U. Brauch, A. Giesen, M. Karszewski, C. Siewen, A. Voss. Multiwatt diode-pumped Yb:YAG thin disk laser continuously tunable between* 1018 and 1053 run. Optics Letts, 1995, №20, p. 713.

8. T.Y. Fan, G. Huber, R.L. Byer, P. Mitzeherlich. Continuous-wave operation at 2.1 Mu m of a diode-laser-pumped, Tm-sensitized Ho:Y3A15012 laser at 300K. Optics Letts, 1987, №12, p. 678.

9. R.C. Stoneman, L. Estrowitz. Efficient, broadly tunable, laser-pumped Tm:YAG and Tm:YSGGG cw lasers. Optics Letts, 1990, №15, p. 486.

10. D.S. Sumida, A, Betin, H. Bruesselbach, R. Byren, S. Matthews, R. Reeder, M.S. Mangir. Laser Focus World, 1999, №6, p. 63.

11. F. Hanson. Laser-diode side-pumped Nd:YA103 laser at 1.08 and 1.34 mum. Optics Letts, 1989, №14, p. 675.

12. P. Piorier, F. Hanson. Appl.Optics, 1996, №35, p. 364.

13. D. Kopf, U. Keller. Optic Letts, 1999, №22, p. 99.

14. P. Laperle, K.J. Snell, A. Ghandonnet, P. Galarneau et al. Appl.Optics., 1997, №36, p.-5053.

15. J.P. Cuthbertson, G.J. Dixon. Optics Letts, 1991, №16, p. 386.

16. G.J. Hall, A J. Ferguson. Optics Letts, 1994, №19, p. 57.

17. H.B. Кравцов, П.П. Пашинин, В.В. Фирсов. Квантовая Электроника, 1999, №28, с. 223.

18. G.J. Hall, A.I. Ferguson. Generation of single-frequency radiation at 1064, 1319, and 659.5 nm with an all-solid-state, out-of-plane Nd:YAG ring laser. Optics Letts, 1994, №19, p. 557.

19. H.M. Kretschmann, F. Heine, V.G. Ostroumov, G. Huber. High-power diode-pumped continuous-wave Nd3+ lasers at wavelengths near 1.44 jim. — Optics Letts, 1997, №22, p. 466.

20. B.A. Сычугов, B.A. Михайлов, B.A. Кондратюк, H.M. Лындин, Ю. Фрам, А.И. Загуменный, Ю.Д. Заварцев, П.А. Студеникин. Коротковолновый (Л, = 914 нм) микролазер на кристалле YV04:Nd3+. -Квантовая Электроника, Том 30, № 1, с. 1 93, Январь 2000.

21. R.S. Conroy, A.J. Kemp, G.J. Friel, B.D. Sinclair. Microchip Nd:vanadate lasers at 1342 and671nm. Optics Letts, 1997, №22, p. 1781.

22. А.И: Загуменный, H.B. Кравцов, O.E. Наний, М.Ю. Никольский, A.M. Прохоров, В.В. Фирсов, И.А. Щербаков. Лазер на кристалле1. Л 1

23. GdVO:Nd с полупроводниковой накачкой. Квантовая Электроника, 1993, Т. 20, с. 1993.

24. R. Scheps, J. Myers, G. Mizell, К. Yates. Internally folded Nd:YAG and Nd:YV04 lasers pumped by laser diodes. IEEE J.Quantum Electron., 1994, №30, p. 2132.

25. A. Cordova-Piaza, T.Y. Fan, MJ. Digonnet, R.L. Byer, H.J. Shaw. Nd:Mg0:LiNb03 continuous-wave laser pumped by a laser diode. Optics Letts, 1988, №13, p. 209.

26. A.C. Чиркин, В.В. Волков, Г.Д. Лаптев, Е.Ю. Морозов. Последовательные трехчастотные волновые взаимодействия в нелинейной оптике периодически-неоднородных сред. — М.: Квантовая Электроника, 2000, Том 30, № 10, с. 847 940.

27. J. Bartschke, R1 Knappe, K.J. Boiler, R. Wallenstein. Investigation of . efficient self-frequency-doubling NdrYAB lasers. IEEE J.Quantum

28. Electron., 1997, №33, p> 2295.

29. I. Schutz, I. Freitag, R. Wallenstein. Backward second-harmonic and third-harmonic generation in a periodically poled potassium titanyl phosphate -waveguide. Optics Letts, 1999, №24, p. 127.

30. Gu X., Makarov M, Ding;Y.J:, Khurgin Ji, Risk W. Optics Letts, 1999^№ 24, p. 127. '

31. О. Звелто. Принципы лазеров: Пер. с англ./ Под. Ред. Т.А. Шмаонова. — М.: Мир, 1984, с. 395.

32. В.А. Беренберг, О.А. Болдырев, Г.С. Леонов и др. Твердотельные микролазеры с накачкой миниатюрными импульсными лампами. М.: Квантовая электроника, 1985, Том 12, № 2, с. 375-377.

33. Н.В. Кравцов. Основные тенденции развития тверд отельных; лазеров; с полупроводниковой накачкой; Квантовая Электроника, 2001, Т. 31, №8, с. 667.

34. T.Y. Fan, R.L. Byer. Diode laser-pumped solid-state lasers; IEEE J.Quantum Electron.,1988, №24, p. 895.

35. K.J. Snell, D. Lee, K.F. Wall. Techn.Dig.CLEO'2000 (San Francisco, USA, 2000, p. 200).

36. C. Bollig , R.A. Yayward, W.A. Clarkson, D.C. Hanna. 2-W Ho:YAG laser intracavity pumped by a diode-pumped Tm:YAG laser. Optics Letts, 1998, № 23, p. 1757.

37. W.A. Clarkson, PJ. Hardman, D.C. Hanna. High-power diode-bar end-pumped Nd:YLF laser at 1.053 цт. Optics Letts, 1998, № 23, p.1363.

38. Y. Akiyama, T. Takase, A. Takada, H. Yuasa, A. Ono. Techn.Dig. GIEO'99 (San Francisco, USA, 1999, p. 31).

39. T.J. Kane, R.L. Byer. Monolithic, unidirectional single-mode Nd:YAG ring laser. Optics Letts, 1985, №10, p. 65.40: J.P. Park, Т.Н. Yoon, M.S. Chung, H.W.Le. Appl.Optics,1999, № 38; p.4566.

40. J. Richards, A. Mclnnes. Optics Letts, 1995, № 20, p. 371.

41. Y. Hirano, Y. Koyata, S. Yamamoto, K. Kasahara, T. Tajime. 208-W TEM00 operation of a diode-pumped Nd:YAG rod laser. Optics Letts, 1999, №24, p. 679.

42. C.D: Marshall, L.K. Smith; RJ. Beach, M.A. Emanuel, K.L Schaffers, J. Skidmore, S.A. Payne, B.H. Chai. Diode-pumped ytterbium-doped-Sr5(P04)3 F laser performance. IEEE J.Quantum Electron; 1996,- №32, p. 650.

43. W. Streifer, D.R. Scifres, G.L. Harnagel, D J. Welch et al. IEEE J, 1988, Vol. QE-24, № 6, p. 883-894:

44. R. Solarz. Diode Pumped Solid State Lasers. Dual Use Initiative High Power Laser Assessment Study. International Workshop, Moscow, January 20-22, 1993.

45. Справочник по лазерам. В 2-х т. Под ред. A.M. Прохорова. М.: Сов. Радио, 1978, Т.1, с. 504, Т. 2, с. 400.

46. Г.М. Зверев, Ю.Д. Голяев, Е.А. Шалаев, А.А. Шокин. Лазеры не алюмоиттриевом гранате с неодимом. -М.: Радио и связь, 1985, с. 144'. ■

47. Tunable Solid State Lasers (Technical Digest). North Farmouth Cape.Cod; MA, 1989, p. 134-135.

48. Ю.Г. Дьякова, И.И. Куратаев, T.A. Мирошниченко. Твердотельные лазеры с накачкой лазерными диодами перспективные источники когерентного излучения. -М.: ЦНИИ «Электроника», 1989, с. 72.

49. Акустооптический спектрометр рамановского рассеяния РАОС (серийный номер 2). Техническое описание и руководство по; эксплуатации.

50. С.В. Боритко, Е.А. Отливанчик, В1В. Твердов; А.Е. Отливанчик, О возможности использования Рамановской спектроскопии для диагностики ювелирных камней (на примере корундов), Успехи современной радиоэлектроники, 2006, №10, с. 31-35.