ИОФ РАН
Синхронно-накачиваемый антистоксов комбинационно-параметрический лазер на кристалле CaMoO4
Пресс-релиз публикации: С.Н. Сметанин, Д.П. Терещенко, А.Г. Папашвили, Е.В. Шашков, М.Д. Лапина, В.E. Шукшин, К.А. Субботин, Д.А. Лис, А.И. Титов «Синхронно-накачиваемый антистоксов комбинационно-параметрический лазер на кристалле CaMoO4» Квантовая электроника. – 2022. – Т. 52, № 10. – С. 899-905.
Экспериментально реализован предложенный нами ранее метод выделения генерации одиночного ультракороткого импульса излучения комбинационно-параметрического лазера, генерирующего в режиме синхронизации продольных мод резонатора, не требующий использования высоковольтных электрооптических устройств (Рисунок 1).
Данный метод имеет значимость для создания задающих лазерных генераторов узкополосных одиночных ультракоротких импульсов излучения при их спектральном позиционировании на длинах волн, отличающихся от длины волны основного лазерного излучения. Метод имеет преимущество перед параметрической генерацией света в квадратично-нелинейных кристаллах благодаря обеспечению узкополосной генерации. Ранее нами было показано, что при накачке традиционными неодимовыми лазерами спектральное позиционирование получаемых одиночных ультракоротких импульсов излучения может осуществляться на стоксовых длинах волн около 1.6 мкм (задающий генератор для эрбиевых лазерных усилителей) и 2 мкм (задающий генератор для тулиевых и гольмиевых лазерных усилителей). В настоящей работе впервые в режиме синхронизации продольных мод резонатора лазера получена генерация одиночного ультракороткого импульса излучения в антистоксовой области спектра относительно длины волны основного лазерного излучения 1064 нм, который позиционирован на длине волны 973 нм (задающий генератор для диодных лазерных усилителей [Vu et al, Opt. Lett. 39, 5138 (2014)]).
Осуществлен научно обоснованный выбор активной среды такого комбинационно-параметрического лазера. Выбран, синтезирован и охарактеризован комбинационно-активный кристалл CaMoO4, обладающий двулучепреломлением, оптимальным для коллинеарного фазового синхронизма стокс-антистоксова комбинационно-параметрического четырехволнового взаимодействия, нечувствительного к угловой расстройке при ориентации под углом синхронизма 71°.
Впервые получена генерация синхронно-накачиваемого комбинационно-параметрического лазера и определены условия генерации одиночного ультракороткого антистоксова импульса с длиной волны 973 нм при внутрирезонаторной синхронной накачке пикосекундным (17 пс) ИАГ:Nd3+-лазером (1064 нм) с пассивной синхронизацией продольных мод лазерного резонатора. Экспериментально реализована генерация одиночного антистоксова импульса на длине волны 973 нм с длительностью импульса 9 пс, энергией 9 мкДж и шириной спектра излучения менее 0.4 нм при энергии цугов импульсов основного (1064 нм) и стоксова (1174 нм) излучений 161 и 83 мкДж соответственно. Работа полностью выполнена в ИОФ РАН. Основными исполнителями данной работы являлись научные сотрудники Отдела лазерных материалов и фотоники – С.Н. Сметанин, Д.П. Терещенко, А.Г. Папашвили и В.E. Шукшин (теория и эксперимент). В работе также принимали участие сотрудники других отделов ИОФ РАН: Отдел лазерных кристаллов и твердотельных лазеров – К.А. Субботин, Д.А. Лис, А.И. Титов (выращивание активного кристалла); Отдел фотоэлектроники – Е.В. Шашков (проведение измерений).
Работа выполнена при финансовой поддержке грантом РНФ № 22-22-00708.
Пресс-релиз подготовил: старший научный сотрудник научного центра лазерных материалов и технологий ИОФ РАН, доктор физико-математических наук С.Н. Сметанин.
Рис. 1. Оптическая схема антистоксова комбинационно-параметрического лазера и осциллограммы импульсов выходного излучения. (Источник: «Синхронно-накачиваемый антистоксов комбинационно-параметрический лазер на кристалле CaMoO4» С.Н. Сметанин, Д.П. Терещенко, А.Г. Папашвили, Е.В. Шашков, М.Д. Лапина, В.E. Шукшин, К.А. Субботин, Д.А. Лис, А.И. Титов / Квантовая электроника. – 2022. – Т. 52, № 10. – С. 899-905.)