Твердотельные лазерные системы на основе новых активных сред для применений в обработке материалов, системах локации и дальнометрии

Abstract

Цель работы – исследование спектроскопических свойств и генерационных характеристик (в режимах непрерывной генерации, пассивной синхронизации мод и при регенеративном усилении чирпированных лазерных импульсов) перспективных лазерных материалов с трехвалентными ионами иттербия, и создание макета лазерного источника фемтосекундных импульсов в спектральной области 1 мкм на основе новых активных сред, определение структурных и спектрально-люминесцентных свойств стеклокерамик с наноразмерной фазой ганита, активированной ионами Ni2+, и тетрагональными и моноклинными нанокристаллами ортониобатов иттрия, активированных ионами Yb3+ и Ho3+. Объектами исследования являются кристаллы вольфраматов и алюминатов, легированные трехвалентными ионами иттербия, а также системы генерации и регенеративного усиления чирпированных импульсов на основе указанных кристаллов. А также, стеклокерамики на основе цинк-алюмосиликатного и литий-алюмосиликатного стекла с наноразмерной фазой цинковой шпинели с Ni2+ и тетрагональными и моноклинными ортониобатами иттрия, с ионами Yb3+ и Ho3+. В результате выполнения НИР была исследована структура, спектроскопические характеристики алюмосиликатной стеклокерамики, содержащей ионы двухвалентного никеля. Определены особенности координации ионов никеля в данных материалах, определены оптимальные условия синтеза и концентрации, обеспечивающие наиболее эффективное возбуждение люминесценции в данных материалах. Детально изучено влияние структурно-фазовых перестроек в литий-алюмосиликатной стеклокерамике, содержащей наноразмерную фазу редкоземельных ортониобатов, активированных ионами тулия и гольмия, на спектроскопические и ап-конверсионные свойства данных материалов. Представлены спектроскопические характеристики кристаллов LuAlO3, активированных трехвалентными ионами иттербия, а также генерационные характеристики указанного материала в непрерывном режиме. Описаны результаты исследования режима пассивной синхронизации мод лазера на кристалле Yb3+:LuAlO3. Представлены результаты регенеративного усиления отдельных участков спектра широкополосных чирпированных импульсов в регенеративном усилителе на кристалле Yb3+:LuAlO3, а также результаты исследования регенеративного усиления чирпированных импульсов в системе усиления на кристалле Yb3+:YAlO3. Создан макет лазерного источника фемтосекундных импульсов в спектральной области 1 мкм на основе новых активных сред. Представлены результаты исследования спектроскопических и генерационных характеристик в непрерывном режиме кристалла Yb3+:Li2Zn2(MoO4)3, а также характеристики созданного макета лазера, работающего в режиме непрерывной генерации с высокой выходной мощностью. В результате проведенной работы определены фундаментальные характеристики новых активных сред с трехвалентными ионами иттербия, созданы макеты лазерных источников, работающие в режимах непрерывной генерации и пассивной синхронизации мод, обладающие уникальными характеристиками. Исследованы особенности регенеративного усиления отдельных участков спектра широкополосных чирпированных импульсов при использовании спектра усиления активной среды как амплитудного фильтра.