МОЩНЫЕ ДВУХМИКРОННЫЕ ЛАЗЕРЫ С ДИОДНОЙ НАКАЧКОЙ НА ОСНОВЕ КРИСТАЛЛОВ И КОМПОЗИТНЫХ СТРУКТУР ДВОЙНЫХ КАЛИЙ-РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ ВОЛЬФРАМАТОВ, АКТИВИРОВАННЫХ ТУЛИЕМ И ГОЛЬМИЕМ

Цель: завершение комплексного анализа генерационных возможностей активных элементов различных геометрий на основе кристаллов Tm:KLuW и Ho:KYW, излучающих в спектральном диапазоне 1,8 - 2,1 мкм, а также определение наиболее перспективных вариантов реализации оптических схем малогабаритных лазерных излучателей со средней выходной мощностью до 50 Вт. Определены и экспериментально подтверждены атермальные направления (т.е. направления с минимальными термооптическими искажениями) для кристалла 5%Tm:KLuW в плоскости Np - Ng, а также проведены генерационные эксперименты для активных элементов, ориентированных в этих направлениях. В результате экспериментов показано, что степень "атермальности" существенно зависит от величины температурных градиентов в объеме лазерного кристалла. Для малых градиентов в кристаллах двойных калий-лютециевых вольфраматов существуют в общем случае два атермальных направления, но при увеличении температурных градиентов, особенно вблизи порога разрушения кристалла, начинают сказываться микроструктурные неоднородности кристаллического материала, которые приводят к существенно неоднородной картине термооптических искажений. Возникающие искажения заметно ухудшают эффективность генерации, особенно в области интенсивной накачки. Наиболее оптимальной ориентацией активных элементов являются срезы по направлению осей оптической индикатрисы, в том числе оси 2-го порядка "b". Именно в этих направлениях получена максимальная мощность непрерывной генерации, линейно зависящей от мощности накачки вплоть до порога разрушения кристалла. Для реализации импульсно-периодического режима генерации подробно исследованы параметры термокомпенсированного электрооптического модулятора добротности, изготовленного из кристаллов калий-титанил-фосфата. В рамках предварительных исследований определены полуволновое напряжение (800 В) и потери на поглощение в кристаллах на рабочей длине волны (~ 0,1 %/cм), что является вполне удовлетворительной величиной для работы модулятора в условиях высоких средней и пиковой мощностей лазерного излучения. Предполагается, что с использованием такого модулятора будет реализован импульсно-периодический Tm:KLuW-лазер с энергией в импульсе до 1,5 мДж, длительностью импульса 15 - 25 нс и частотой повторения импульсов до 10 кГц, что позволит провести серию экспериментов как по постановке импульсных оптических помех, так и преобразованию двухмикронного излучения в средний ИК-диапазон с помощью параметрических преобразователей на основе как известных кристаллов, так и новых нелинейных материалов, в том числе на основе доменных структур. Получена высокоэффективная генерация всех исследованных конфигураций активных элементов. Определены перспективные оптические схемы лазерных излучателей двухмикронного диапазона со средней мощностью до 50 Вт. Отработана элементная база, включая конструктив электрооптического затвора для импульсно-периодических излучателей с высокой пиковой мощностью.