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 فناوری‌‌های کوانتومی، تهران

2 پژوهشکده فوتونیک و فناوری های 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


[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.