Мощные импульсно-периодические лазеры со сверхкороткой длительностью импульса с прямой диодной накачкой на основе иттербиевых сред для технологических и биомедицинских применений

Kim G. H., Yang J.H., Lee B., Kim J., Heo D., Чижов С.А., Салль Е.Г., Яшин В.Е.

Публикация в Journal of Optical Technology

Ссылка для цитирования:

Kim G.H., Yang J., Lee B., Kim J.W., Heo D.C., Чижов С.А., Салль Е.Г., Яшин В.Е. Мощные импульсно-периодические лазеры со сверхкороткой длительностью импульса с прямой диодной накачкой на основе иттербиевых сред для технологических и биомедицинских применений // Оптический журнал. 2018. Т. 85. № 11. С. 29–38. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2018-85-11-29-38

Kim G.H., Yang J., Lee B., Kim J.W., Heo D.C., Chizhov S.A., Sall E.G., Yashin V.E. High-power repetitively pulsed ytterbium lasers with supershort pulse width and direct diode pumping for technological and biomedical applications [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2018. V. 85. № 11. P. 29–38. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2018-85-11-29-38

Ссылка на англоязычную версию:

G. H. Kim, J. Yang, B. Lee, J. W. Kim, D. C. Heo, S. A. Chizhov, E. G. Sall’, and V. E. Yashin, "High-power repetitively pulsed ytterbium lasers with supershort pulse width and direct diode pumping for technological and biomedical applications," Journal of Optical Technology. 85(11), 679-686 (2018). https://doi.org/10.1364/JOT.85.000679

Аннотация:

Создан ряд фемтосекундных лазерных систем, основанных на усилении чирпированных и сверхкоротких импульсов, реализованных в широкополосных иттербиевых лазерных средах (KGW:Yb, YAG:Yb) с прямой лазерной диодной накачкой. Использование различных геометрий активных элементов в форме тонких пластин и тонких стержней позволило получить импульсы со средней мощностью излучения 10–100 Вт. Качество лазерного пучка было близко к дифракционному. Все эти параметры позволяют использовать разработанные лазерные системы в различных технологических и биомедицинских применениях, требующих высокой точности лазерного воздействия.

Ключевые слова:

фемтосекундные импульсы, KGW:Yb, YAG:Yb, задающий генератор, лазерный усилитель, спектральное профилирование

Благодарность:

Авторы выражают благодарность сотрудникам Института прикладной физики РАН О.В. Палашову, И.Б. Мухину и И.И. Кузнецову за изготовление АЭ и обсуждение результатов экспериментов.

Коды OCIS: 140.3480, 140.7090

Список источников:

1. Яшин В.Е. Исследования и разработки в области оптики твердотельных лазеров с высокой пиковой мощностью излучения в ГОИ им. С.И. Вавилова // Оптический журнал. 2009. Т. 76. № 4. С. 55–70.
2. Мак А.А., Сомс Л.Н., Фромзель В.А., Яшин В.Е. Лазеры на неодимовом стекле. М.: Наука, 1990. 288 с.
3. Dausinger F., Lichtner F., and Lubatschowski H. Femtosecond technology for technical and medical applications. Berlin: Springer, 2004. 327 р.
4. Diels J.-C. and Rudolph W. Ultrashort laser-pulse phenomena: Fundamentals, techniques, and applications on femtosecond time scale. Boston: Academic Press, 2006. 608 р.
5. Fermann M.E., Galvanauskas A., and Sucha G. Ultrafast lasers: Technology and applications. N.Y.: Marcel Dekker, 2003. 784 р.
6. Druon F., Balembois F., Georges P. New materials for short-pulse amplifiers // IEEE Photonics J. 2011. V. 3. P. 268–272.
7. Kuleshov N.V., Lagatsky A.A., Podlipensky A.V., Mikhailov V.P., Huber G. Pulsed laser operation of Yb-doped KY(WO4)2 and KGd(WO4)2 // Opt. Lett. 1997. V. 22. P. 1317–1319.
8. Paunescu G., Hein J., and Sauerbrey R. 100-fs diode-pumped Yb:KGW mode-locked laser // Appl. Phys. 2004. V. B79. P. 555–557.
9. Kim G.H., Kang U., Heo D., Yashin V.E., Kulik A.V., Sall E.G., and Chizhov S.A. A compact femtosecond generator based on an Yb:KYW crystal with direct laser-diode pumping // J. Opt. Technol. 2010. V. 77. P. 225–229.
10. Liu H., Nees J., Mourou G., Biswal S., Spuehler G.J., Keller U., and Kuleshov N.V. Yb:KGd(WO4)2 chirped-pulse regenerative amplifiers // Opt. Commun. 2002. V. 203. P. 315–321.
11. Nickel D., Stolzenburg C., Giesen A., and Butze F. U ltrafast t hin-disk Y b:KY(WO4)2 regenerative amplifier with a 200-kHz repetition rate // Opt. Lett. 2004. V. 29. P. 2764.
12. Raybaut P., Balembois F., Druon F., and Georges P. Numerical and experimental study of gain narrowing in ytterbiumbased regenerative amplifiers // IEEE J. Quantum Electron. 2005. V. 41. P. 415–426.
13. Buenting U., Sayinc H., Wandt D., Morgner U., and Kracht D. Regenerative thin disk amplifier with combined gain spectra producing 500 mJ sub 200 fs pulses // Opt. Exp. 2009. V. 17. P. 8046–8050.
14. Barty C., Korn G., Raksi F., Rose-Petruck C., Squier J., Tian A., Wilson K., Yakovlev V., and Yamakawa K. Regenerative pulse shaping and amplification of ultrabroadband optical pulses // Opt. Lett. 1996. V. 21. P. 219–221.
15. Strickland D. and Mourou G. Compression of amplified chirped optical pulses // Opt. Commun. 1985. V. 56. P. 219–221.
16. Kim G.H., Yang J., Chizhov S.A., Sall E.G., Kulik A.V., Yashin V.E., Lee D.S., and Kang U. High average-power ultrafast CPA Yb:KYW laser system with dual-slab amplifier // Opt. Exp. 2012. V. 20. P. 3434–3442.
17. Kim G.H., Yang J., Sall E., Chizhov S., Kulik A., Lee D.S., Kang U., Yashin V. Development of compact femtosecond Yb: KYW oscillators: Simulation and experiment // J. Korean Phys. Soc. 2012. V. 61. P. 365–370.
18. Андреев А.А., Мак А.А., Яшин В.Е. Генерация и применение сверхсильных лазерных полей // Квант. электрон. 1997. Т. 24. С. 99–114.
19. Kim G.H., Yang J., Lee B., Bosu J., Sall E., Chizhov S., Yashin V., Kang Uk. High-power diode-pumped short pulse lasers based on Yb:KGW crystals for industrial applications // Chapter 2 in book “High Energy and Short Pulse Lasers”. Ed. by Viskup R. / Rijeka, Croatia: In Tech, 2016. P. 33–53. Intech. http://dx.doi.org/10.5772/64571

20. Koechner W. Solid-state laser engineering. N.Y.: Springer, 2006. 747 р.
21. Ким Г.Х., Янг Ч., Ли Д.С., Кулик А.В., Салль Е.Г., Чижов С.А., Яшин В.Е., Канг У. Мощные и эффективные лазеры на объемных кристаллах Yb:KYW с продольной лазерной диодной накачкой, работающие в непрерывном и импульсных режимах // Квант. электрон. 2012. Т. 42. № 4. С. 292–297.
22. Kim G.H., Yang J., Chizhov S.A., Sall E.G., Kulik A.V., Yashin V.E., Kang U. High brightness Q-switched oscillator and regenerative amplifier on dual-crystal Yb:KGW laser // Laser Phys. Lett. 2013. V. 10. P. 125004–125008.
23. Kim G.H., Yang J., Chizhov S.A., Sall E.G., Kulik A.V., Yashin V.E., Kang U. High-power directly diode-pumped femtosecond Yb:KGW lasers with optimized parameters // Proc. SPIE. 2014. V. 8959. P. 8959B-1–89591B-8.
24. Kim G.H., Yang J., Yashin V.E., Kulik A.V., Sall E.G., Chizhov S.A., Kang U. Power limitation and pulse distortions in Yb:KGW laser system with chirped pulse amplification // Quantum Electron. 2013. V. 43. P. 725–730.
25. Kim G.H., Yang J.H., Lee D.S., Кулик А.В., Саль Е.Г., Чижов С.А., Яшин В.Е., Kang U. Фемтосекундный лазер на кристаллах Yb:KYW с подавлением сужения спектра в регенеративном усилителе путем спектрального профилирования импульса // Оптический журнал. 2013. Т. 80. № 3. С. 22–29.
26. Markovic V., Rohrbacher A., Hofmann P., Pallmann W., Pierrot S., and Resan B. 160 W 800 fs Yb:YAG single crystal fiber amplifier without CPA // Opt. Exp. 2015. V. 23. P. 25883–25888.
27. Lesparre F., Gomes J.T., Délen X., Martial I., Didierjean J., Pallmann W., Resan B., Druon F., Balembois F., and Georges P. Yb:YAG single-crystal fiber amplifiers for picosecond lasers using the divided pulse amplification technique // Opt. Lett. 2016. V. 41. P. 1628–1631.
28. Lee B., Chizhov S.A., Sall E.G., Kim J.W., Kuznetsov I.I., Mukhin I.B., Palashov O.V., Kim G.H., Yashin V.E., and Vadimova O.L. Laser amplification in Yb:YAG thin rods of different geometries: Simulation and experiment // JOSA B. 2018. V. 35. № 10. P. 2594–2599.