Импульсная генерация излучения в широком диапазоне длин волн на кристалле LiSrAlF6:Cr

Попов Е.Э., Сергеев А.А., Погода А.П., Петров В.М., Борейшо А.С.

Полный текст на elibrary.ru

Публикация в Journal of Optical Technology

Ссылка для цитирования:

Попов Е.Э., Сергеев А.А., Погода А.П., Петров В.М., Борейшо А.С. Импульсная генерация излучения в широком диапазоне длин волн на кристалле LiSrAlF6:Cr // Оптический журнал. 2022. Т. 89. № 5. С. 11–20. http://doi.org/ 10.17586/1023-5086-2022-89-05-11-20

Popov E.E., Sergeev A.A., Pogoda A.P., Petrov V.M., Boreisho A.S. Pulsed lasing in a broad wavelength range in Cr:LiSrAlF6 crystal [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2022. V. 89. № 5. P. 11–20. http://doi.org/ 10.17586/1023-5086-2022-89-05-11-20

Ссылка на англоязычную версию:

E. E. Popov, A. A. Sergeev, A. P. Pogoda, V. M. Petrov, and A. S. Boreisho, "Pulsed lasing in a broad wavelength range in Cr:LiSrAlF₆ crystal," Journal of Optical Technology. 89(5), 255-261 (2022). https://doi.org/10.1364/JOT.89.000255

Аннотация:

Предмет исследования. Спектры генерации импульсного лазера на базе активной среды LiSrAlF6:Cr. Метод. Для реализации режима генерации на двух не кратных длинах волн и перестройки по длине волны использовалась схема резонатора с внесенной пропускающей решеткой Брэгга, записанной в фототерморефрактивном стекле. Основные результаты. Продемонстрирована впервые в отечественной практике узкополосная генерация излучения одновременно на двух не кратных длинах волн в полосе 795–895 нм на кристалле LiSrAlF6:Cr. Показано, что объемная пропускающая решетка Брэгга может использоваться для плавного изменения центральной длины волны генерируемого лазерного излучения за счет дополнительной обратной связи через зеркало с высоким коэффициентом отражения, расположенное в первом порядке дифракции. Практическая значимость. Импульсные лазеры с перестраиваемой длиной волны находят применение в различных научных и практических задачах, в том числе экологическом мониторинге состояния атмосферы. Режим генерации двух излучений на некратных длинах волн, исследованный в данной работе, позволяет создавать мощные импульсные источники терагерцового излучения в диапазоне 15,5–27,1 ТГц.

Ключевые слова:

LiSrAlF6:Cr-лазер, терагерцовое излучение, решетка Брэгга, перестройка длины волны, режим пассивной модуляции добротности

Благодарность:

Работа выполнена в организации ФГБОУ ВО БГТУ «ВОЕНМЕХ» им. Д.Ф. Устинова при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации (доп. соглашение от 09.06.2020 № 075-03-2020-045/2 на выполнение базовой части государственного задания «Разработка фундаментальных основ создания и управления группировками высокоскоростных беспилотных аппаратов космического и воздушного базирования и группами робототехнических комплексов наземного базирования»).

Коды OCIS: 140.0140

Список источников:

1. Fischer M.C., Wilson J.W., Robles F.E., and Warren S. Invited review article: Pump-probe microscopy // Rev. Scientific Instruments. 2016. V. 87. № 3 P. 031101.
2. Lefort C. A review of biomedical multiphoton microscopy and its laser sources // J. Phys. D: Appl. Phys. 2017. V. 50. № 42. P. 423001.
3. Stephens D.J., Allan V.J. Light microscopy techniques for live cell imaging // Science. 2003. V. 300. № 5616. P. 82–86.
4. Pachitariu M., Stringer C., Schröder S., Dipoppa M., Rossi L.F., Carandini M., Harris K.D. Beyond 10,000 neurons with standard two-photon microscopy // BioRxiv. 2017. DOI: https://doi.org/10.1101/061507
5. Zong W., Runlong W., Li M., Hu Y. Fast high-resolution miniature two-photon microscopy for brain imaging in freely behaving mice // Nature Methods. 2017. V. 14. № 7. P. 713–719.
6. Pichon P., Taleb H., Druon F., et al. Tunable UV source based on an LED-pumped cavity-dumped Cr:LiSAF laser // Opt. Exp. 2019. V. 27. № 16. P. 23446–23453.

7. Van Nguyen D., Cadatal-Raduban M., Van Pham D., et al. Tunable dual wavelength and narrow linewidth laser using a single solid-state gain medium in a double Littman resonator // Opt. Commun. 2021. V. 496. P. 127131.
8. Li J., Yu Z., Du Z., et al. Standoff chemical detection using laser absorption spectroscopy: A review // Remote Sensing. 2020. V. 12. № 17. P. 2771.
9. Tunable laser applications / ed. by Duarte F.J. Boca Raton: CRC press, 2008. 480 p.
10. Beaud P., Chen Y.E., Chai B.H., et al. Gain properties of LiSrAlF6:Cr3+ // Opt. Lett. 1992. V. 17. № 15. P. 1064–1066.
11. Payne S.A., Smith L.K., Beach R.J., et al. Properties of Cr:LiSrAlF6 crystals for laser operation // Appl. Opt. 1994. V. 33. № 24. P. 5526–5536.
12. Payne S.A., Chase L.L., Smith L.K., et al. Laser performance of LiSrAlF6:Cr3+ // J. Appl. Phys. 1989. V. 66. № 3. P. 1051–1056.
13. Scheps R., Myers J.F., Serreze H.B., et al. Diode-pumped Cr:LiSrAlF6 laser // Opt. Lett. 1991. V. 16. № 11. P. 820–822.
14. Demirbas U., Schmalz M., Sumpf B., et al. Femtosecond Cr:LiSAF and Cr:LiCAF lasers pumped by tapered diode lasers // Opt. Exp. 2011. V. 19. № 21. P. 20444–20461.
15. Balembois F., Georges P., Salin F., et al. Tunable blue light source by intracavity frequency doubling of a Cr-doped LiSrAlF6 laser // J. Appl. Phys. letters. 1992. V. 61. № 20. P. 2381–2382.
16. Ditmire T., Perry M.D. Terawatt Cr:LiSrAlF6 laser system // Opt. Lett. 1993. V. 18. № 6. P. 426–428.
17. White W.E., Hunter J.R., Van Woerkom L., et al. 120-fs terawatt Ti:Al2O3/Cr:LiSrAlF6 laser system // Opt. Lett. 1992. V. 17. № 15. P. 1067–1069.
18. Rizvi N.H., French P.M.W., Taylor J.R. 50-fs pulse generation from a self-starting cw passively modelocked Cr:LiSrAlF6 laser // Opt. Lett. 1992. V. 17. № 12. P. 877–879.
19. Rizvi N.H., French P.M.W., Taylor J.R. Generation of 33-fs pulses from a passively mode-locked Cr3+:LiSrAlF6 laser // Opt. Lett. 1992. V. 17. № 22. P. 1605–1607.
20. Miller A., LiKamWa P., Chai B.H.T., et al. Generation of 150-fs tunable pulses in Cr:LiSrAlF6 // Opt. Lett. 1992. V. 17. № 3. P. 195–197.
21. Evans J.M., Spence D.E., Sibbett W., et al. 50-fs pulse generation from a self-mode-locked Cr:LiSrAlF6 laser // Opt. Lett. 1992. V. 17. № 20. P. 1447–1449.
22. Demirbas U., Wang, J., Petrich G.S., et al. 100-nm tunable femtosecond Cr:LiSAF laser mode locked with a broadband saturable Bragg reflector // J. Appl. Opt. 2017. V. 56. № 13. P. 3812–3816.
23. Taleb H., Pichon P., Druon F., et al. LED-pumped femtosecond Cr:LiSAF regenerative amplifier system // Opt. Lett. 2021. V. 46. № 10. P. 2421–2424.
24. Canbaz F., Kakenov N., Kocabas C., et al. Graphene mode-locked Cr:LiSAF laser at 850 nm // Opt. Lett. 2015. V. 40. № 17. P. 4110–4113.
25. Demirbas U., Acar D.A.E. Continuous-wave, quasi-continuous-wave, gain-switched, and femtosecond burstmode operation of multi-mode diode-pumped Cr:LiSAF lasers // JOSA B. 2016. V. 33. № 10. P. 2105–2113.
26. Demirbas U., Baali I., Acar D.A.E., et al. Diode-pumped continuous-wave and femtosecond Cr:LiCAF lasers with high average power in the near infrared, visible and near ultraviolet // Opt. Exp. 2015. V. 23. № 7. P. 8901–8909.
27. Mekteplioglu M.F., Ozturk Y., Kärtner F.X., et al. Tunable Q-switched mode-locked Cr:LiSAF laser // Opt. Commun. 2021. V. 488. P. 126836.
28. Tanısalı G., Baylam I., Tascı M., et al. 21 fs Cr:LiSAF laser mode locked with a single-walled carbon nanotube saturable absorber // Opt. Lett. 2019. V. 44. № 19. P. 4662–4665.
29. Chung T.Y., Rapaport A., Smirnov V., et al. Solid-state laser spectral narrowing using a volumetric photothermal refractive Bragg grating cavity mirror // Opt. Lett. 2006. V. 31. № 2. P. 229–231.
30. Efimov O.M., Glebov L.B., Glebova L.N., and Smirnov V.I. Process for production of high efficiency volume diffractive elements in photo-thermo-refractive glass // US patent № 6586141 B1. 2003.
31. Kunpeng L., Yanlong S., Li Y., et al. High-efficiency tunable dual-wavelength Cr:LiSAF laser with external grating feedback // Opt. Commun. 2017. V. 405. P. 233–237.
32. Maestre H., Torregrosa A.J., Capmany J. Tunable blue-violet Cr3+:LiCAF+BiBO compact laser // Laser Physics. 2015. V. 25. № 3. P. 035401.
33. Никоноров Н.В., Петров В.М. Голографические оптические компоненты на основе фоторефрактивных кристаллов и стекол: сравнительный анализ и перспективы развития // Опт. спектр. 2021. Т. 129. № 4. С. 385–392.

34. Ivanov S.A., Ignat’ev A.I., Nikonorov N.V., et al. Holographic characteristics of a modified photothermorefractive glass // JOT. 2014. V. 81. № 6. P. 356–360.
35. Jin C., Li D., Bai Y., et al. Wideband tunable graphene-based passively Q-switched Tm:YAP laser // Laser Phys. 2015. V. 25. № 4. P. 045802.
36. Yeh C.H., Chen H.Z., Chen J.Y., et al. Use of fiber Bragg grating (FBG) for stable and tunable erbium-doped fiber ring laser with single-longitudinal-mode (SLM) output // Laser Phys. 2015. V. 25. № 11. P. 115101.
37. Mekteplioglu M.F., Ozturk Y., Kärtner F.X., et al. Tunable Q-switched mode-locked Cr:LiSAF laser // Opt. Commun. 2021. V. 488. P. 126836.
38. Bruce E. Tunable lasers // IEEE Spectrum. 2002. V. 39. № 2. P. 35–39.
39. Eggleston J.M., Deshazer L.G., Kangas K.W. Characteristics and kinetics of laser-pumped Ti:sapphire oscillators // IEEE J. Quantum Electronics. 1988. V. 24. № 6. P. 1009–1015.
40. Payne S.A., Krupke W.F., Smith L.K., et al. 752 nm wing-pumped Cr:LiSrAlF6 laser // IEEE J. Quantum Electronics. 1992. V. 28. № 4. P. 1186–1196
41. Demirbas U., Baali I. Power and efficiency scaling of diode pumped Cr:LiSAF lasers: 770–1110 nm tuning range and frequency doubling to 387–463 nm // Opt. Lett. 2015. V. 40. № 20. P. 4615–4618.
42. Zhang Q., Dixon G.J., Chai B.H.T., et al. Electronically tuned diode-laser-pumped Cr:LiSrAlF6 laser // Opt. Lett. 1992. V. 17. № 1. P. 43–45.