افزایش حجم مد اصلی لیزرNd:YAG و پایداری سازی لیزر نسبت به تنظیمات مکانیکی و نوسانات گرمایی در توان‌های بالای دمش

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 پژوهشکده فوتونیک و فناوری های کوانتومی، تهران

2 پژوهشکده فوتونیک و فناوری‌‌های کوانتومی، تهران

چکیده

 موضوع تحقیق حاضر بررسی مزیت‌های یک نوع تشدیدگر پایدار خاص نسبت به تشدیدگر تخت متقارن در رژیم توان‌های بالا در لیزر Nd:YAG دمیده جانبی است. برای این منظور ابتدا بحثی در خصوص مزایا و معایب برخی از تشدیدگرهای متداول در لیزرهای پرتوان Nd:YAG ارائه‌شده است. در ادامه با به‌کارگیری مدل توان شکستی توزیع یافته برای یک میله لیزری Nd:YAG دمیده جانبی  و بررسی نواحی پایداری،  یک طرح تشدیدگری نامتقارن پیشنهادشده است که تک مد عرضی است و نسبت به تشدیدگر تخت متقارن دارای حجم مد اصلی بسیار بالاتری(12 برابر تشدیدگر تخت-متقارن)است. همچنین حساسیت نسبت به ناترازی این تشدیدگر تک مد عرضی، با محاسبات عددی و نیز شبیه‌سازی با نرم‌افزار، GLAD مطالعه و با یک تشدیدگر تخت- متقارن مقایسه شده است. نتایج این تحقیق نشان داده که در توان‌های بالای دمش نیز، می‌توان  بدون افزودن المان‌های اپتیکی، حجم مد اصلی بالایی را به دست آورد و هم‌زمان تشدیدگر را نسبت به اختلالات مکانیکی و گرمایی پایدار ساخت.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Increasing the Fundamental Mode Volume in Nd:YAG Laser and Stabilizing Against Mechanical and Thermal Disturbance in High Power Pumping Regime

نویسندگان [English]

  • M. R. Abdolhoseiny 1
  • D. Razaghi 2
  • M. Mehdizade Esfahani 1
  • H. Razaghi 1
1 Photonics and Quantum Technologies Research School, Tehran
2 Photonics and Quantum Technologies Research School, Tehran
چکیده [English]

The subject of this research is to investigating the advantages of a special stable resonator relative to the flat-symetric stable resonator scheme in high power pumped Nd:YAG lasers. At first a discussion about some convetional resonators used in high power Nd:YAG lasers is presented considering the advantages and shortcomes of each resonator scheme. Then by using distributed refractive power model(DRP), for a typical high power side pumped Nd:YAG laser ,and investigating the stability regions, a non symmetric resonator scheme is proposed which gives single transverse mode and demonstrates higher fundamental mode volume (12 times greater)  compared with flat-symetric scheme.  Also misalignment sensivity of the presented resonator has been studied and compared with flat-symetric resonator, using numerical calculation and simulation with GLAD software. The results of this research revealed that in high level of pumped power, it is also possible to achieve high fundamental mode volume and make the resonator stable due to thermal and mechanical disturbance.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Nd:YAG Laser
  • Stable Resonator
  • Thermal Lens
  • Alignment Sensitivity

مراجع

[1]     Vaziri, S. A.; Marandi, H.; Khalilzadeh, J. “Passive Countermeasure Methods with Laser Listening”; Passive Defense  Quarterly 2015, 6, 1-4.##
[2]     Hemani, K.; Kaddoum, G. “Optical Communication in Space: Challenges and Mitigation Techniques”; IEEE Commun. Survey & Toturials 2017,  No. arXiv: 1705, 10630.##
[3]     Sodnik,Z.; Lutz, H.; Furch, B.; Meyer, R. “Optical Satellite Communications in Europe”; Proc. SPIE, Free Space Laser Comm. Tech. XXII 2010, 7587.##
[4]     Pribil, K.; Flemmig, J. “Solid State Laser Communications in Space (SOLACOS) High Data Rate Satellite Communication System Verification Program”; Proc. SPIE, Space Instrum. and Spacecraft Optics 1994, 39-49.##
[5]     Mahajan, V. “Chinese Anti-Satellite Means: Criticality and Vulnerability of Indian Satellite”; CLAWS Journal 2016, 183-188.##
[6]     Driedger, K.; Iffländer, R.; Weber, H. “Multirod Resonators for High-Power Solid-State Lasers with Improved Beam Quality”; IEEE J. Quantum Elect. 1988, 24, 665-674.##
[7]     Razzaghi, H.; Hajiesmaeilbaigi, F.; Sabouri-Dodaran, A. A.; Hasani-Barbaran, J.; Mahdizadeh, M.; Razzaghi, D.; Moghaddam, M. M. “Highly Efficient Diode-End Pumped Nd:YAG Composite Rod Laser”; OptoElectron. Adv. Mat. 2013, 7, 321-324.##
[8]     Upadhyaya, B.; Misra, P.; Ranganathan, K.; Vishwakarma, S. C.; Golghate, H. N.; Choubey, A.; Muthukumaran, N.; Jain, R. K.; Mundra, G.; Nathan, T. P. S. “Beam Quality Considerations of High  Power Nd: YAG Lasers“; Opt. Laser Technol. 2002, 34, 193-197.##
[9]     Hodgson, N.; Bostanjoglo, G.; Weber, H. “Multirod Unstable Resonators for High-Power Solid-State Lasers”; Appl. Optics 1993, 32, 5902-5917.##
[10]  Tidwell, S. C.; Seamans, J. F.; Bowers, M. S. “Highly Efficient 60-W TEM00 CW Diode-End-Pumped Nd:YAG Laser”; Optics Lett. 1993, 18, 116-118.##
[11]  Morin, M.; Poirier, M. B. “Graded Reflectivity Mirror Unstable Laser Resonator Design in Laser Resonators”; Proc. SPIE. 3267, Laser Resonator 1998, 52-66.##
[12]  Morin, M. “Misalignment Sensitivity of Unstable Resonators with an Internal Lens”; Proc. SPIE 2041, Mode-Locked and Other Ultrashort Laser Designs, Amplifiers, and Applications 1994, 298-310.##
[13]  Siegman, A. E. “Lasers”; University Science Books, Mill Valley, 1986.##
[14]  Razzaghi, H.; Mahdizadeh, M.; Moghaddam, M. M.; Hajiesmaeilbaigi, F. “Second Harmonic Generation in a Flashlamp Pumped Nd:YAG Laser with 70% Optic to Optic Efficiency”; Proc. Conf. Optics & Photonics 2002, 15-18.##
[15]  Hajesmaeilbaigi, F.; Razzaghi, H.; Mahdizadeh, M.; Moghaddam, M. M. “High-Average-Power Diode-Side- Pumped Double Q-Switched Nd:YAG Laser”; Laser Phys. Lett. 2006, 4, 261-264.##
[16]  Hajesmaeilbaigi, F.; Razzaghi, H.; Mahdizadeh, M.; Moghaddam, M. M.; Sabbaghzadeh, J. “Experimental Study of a High- Power CW Diode-Side-Pumped Nd:YAG Rod Laser”; Laser Phys. Lett. 2005, 2, 437-439.##
[17]  Hajesmaeilbaigi, F.; Razzaghi, H.; Mahdizadeh, M; Ruzbehani, M. “Design and Construction of a 110 W Green Laser for Medical Application”; Opt. Laser Technol. 2011, 43, 1428-1430.##
[18]  Hajesmaeilbaigi, F.; Razzaghi, H.; Mahdizadeh, M.; Moghaddam, M. M.; Sabbaghzadeh. J. “300 Watt Diode Pumped Nd:YAG Laser”; The Proc. Conf. of Physical Society of Iran 2004, 27-30.##
[19]  Kortz, H. P.; Weber, H. “Diffraction Losses and Mode Structure of Equivalent TEM00 Optical Resonators”; Appl. Optics 1981, 20, 1936-1940.##
[20]  Kogelnik, H.” Imaging of Optical Modes-Resonators with Internal Lenses”; Bell Labs Technical Journal 1965, 44, 455-494.##
[21]  Feng, Y.; Bi, Y.; Xu, Z.; Zhang, G. “Thermally Near-Unstable Cavity Design for Solid State Lasers”; Proc. SPIE,  Laser Resonators and Beam Control VI 2003, 4969, 227-233.##
[22]  Koechner, Walter. “Solid-State Laser Engineering. Vol. 1”; Springer, 2013.##
[23]  Magni, V. “Multielement Stable Resonators Containing a Variable Lens”; J. Optical Soc. America A: Optics, Image Science, and Vision 1987, 1962-1969.##
[24]  Silvestri De, S.; Laporta, P.; Magni, V. “Misalignment Sensitivity of Solid-State Laser Resonators with Thermal Lensing”; Optics Commun. 1986, 59, 43-48.##
[25]  Hong, C.; Jhon, S. S. C. “High Stability Resonator for Pulsed Solid State Lasers”; Jpn. J. Appl. Phys. 1997, 36, 6761-6763.##
[26]  Hodgson, N.; Weber, H. “Misalignment Sensitivity of Stable Resonators in Multimode Operation”; Journal of Modern Optics 1992, 39, 1873-1882.##
[27]  Darryl, N.; Ait-Ameur, K.; Litvin, I.; Fromager, M.; Forbes, A. “Observing Mode Propagation Inside a Laser Cavity”; New Journal of Physics 2012, 14, 053021.##
[28]  Piche, M.; Lavigne, P.; Martin, F.; Belanger, P. A. “Modes of Resonators with Internal Apertures”; Appl. Optics 1983, 22, 1999-2006.##
[29]  Laporta, P.; Brussard, M. “Design Criteria for Mode Size Optimization in Diode-Pumped Solid-State Lasers”; IEEE J. Quantum Elect. 1991, 27, 2319-2326.##
[30]  Wang, L. Y.; Stephan, G. “Transverse Modes of an Apertured Laser”; Appl. Optics 1991, 30, 1899-1910.##

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 13 خرداد 1397
  • تاریخ بازنگری: 17 مرداد 1397
  • تاریخ پذیرش: 20 مهر 1397
  • تاریخ انتشار: 01 تیر 1398

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار