Разработка мощных двухмикронных лазеров с диодной накачкой на основе композитных структур двойных калий- редкоземельных вольфраматов , активированных тулием и гольмием

Проведены исследования наиболее перспективных геометрий активных элементов, предназначенных для реализации средней выходной мощности лазерной генерации до 30 Вт в двухмикронном спектральном диапазоне 1,8 - 2,1 мкм. Подробно изучены спектрально-генерационные характеристики активных элементов в форме мини-слэбов в различных кристаллографических ориентациях, включая атермальные срезы. Для Nm-слэбов получена выходная мощность генерации 17 Вт на длине волны 1910 нм, что является мировым рекордом для указанного класса кристаллов с учетом их сравнительно невысокой теплопроводности и микротвердости. Разработаны технология, режимы и определены параметры диффузионной сварки кристаллов двойных вольфраматов для получения оптически прозрачной границы раздела с термомеханической прочностью, не уступающей объемным кристаллам. Проведены полномасштабные исследования композитных и эпитаксиальных структур на основе кристаллов двойных вольфраматов, активированных гольмием. При накачке на длине волны 1960 нм выходная мощность генерации дискового лазера 3%Ho:KYW/KYW составила свыше 1,5 Вт на длине волны 2057 нм при дифференциальной эффективности генерации 60%. Установлено, что максимальное сечение лазерного перехода ионов гольмия в кристаллах KYW, KLuW в два с половиной раза превышает аналогичную величину для наиболее широко применяемых кристаллов иттрий-алюминиевых гранатов Ho:YAG. Высокие сечения переходов гольмия в кристаллах двойных вольфраматов открывают новые возможности реализации лазерных источников с экстремальными параметрами по пиковой мощности и энергии световых импульсов. Кристаллы и композиты Ho:KYW, Ho:KLuW являются перспективными активными средами для излучателей с высокой пиковой мощностью, включая режимы синхронизации мод для получения субпикосекундных длительностей импульсов лазерной генерации. На основе скоростных уравнений выполнен расчет пассивной модуляции добротности тулиевых лазеров с помощью насыщающихся поглотителей из Cr²⁺:ZnSe, и получено адекватное описание основных параметров световых импульсов, что представляет значительный интерес для оптимизации импульсно-периодических лазеров двухмикронного диапазона со средней мощностью генерации на уровне 5 - 50 Вт.