Оптический метод определения амплитуды СВЧ модуляции тока диодных лазеров с вертикальным резонатором

  • Физический институт им. П. Н. Лебедева Российской академии наук, г. Москва
  • Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ”, г. Москва
Аннотация: Описан метод оптического измерения амплитуды СВЧ модуляции тока диодного лазера с вертикальным резонатором. Метод основан на сопоставлении смещения частоты генерации лазера при изменении постоянной составляющей тока и при изменении амплитуды СВЧ модуляции. Смещение обусловлено нагревом резонатора лазера. Знание амплитуды модуляции тока важно при анализе модуляционных спектров лазеров с учетом динамики взаимодействия компонент спектра между собой и с инверсией.
Ключевые слова: диодный лазер, тепловой эффект, модуляция тока, спектр, интерферометр
Образец цитирования: А. П. Богатов, В. В. Васильев, М. И. Васьковская, В. Л. Величанский, А. Е. Дракин, С. А. Зибров, К. М. Сабакарь, Е. А. Цыганков, Д. С. Чучелов, “Оптический метод определения амплитуды СВЧ модуляции тока диодных лазеров с вертикальным резонатором”, Квантовая электроника, 52:10 (2022), 895–898

Селекция мод латерального волновода для реализации одномодового режима работы лазеров с распределенным брэгговским зеркалом

  • Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук, г. Санкт-Петербург
Аннотация: Теоретически исследованы возможности селекции мод латеральных волноводов мезаполосковой конструкции для реализации одномодового режима работы лазеров с поверхностным распределенным брэгговским зеркалом (РБЗ). Представлен анализ зависимости модовой дискриминации латеральных мод TE00 и TE01 от параметров лазерного кристалла: ширины мезаполоска, глубины мезаканавок и глубины РБЗ. Продемонстрирован алгоритм выбора данных параметров в зависимости от необходимой ширины спектра генерации для заданного дизайна гетероструктуры. Показана возможность увеличения ширины излучающей апертуры при сохранении одномодового режима генерации, при этом селекция латеральных мод в узких волноводах мезаполосковой конструкции достигалась за счет различия коэффициентов отражения РБЗ для TE00 и TE01 мод при заданной длине РБЗ. Получаемое уширение апертуры может быть использовано для увеличения оптической мощности лазера в одномодовом режиме работы.
Ключевые слова: одномодовые полупроводниковые лазеры, распределенное брэгговское зеркало, латеральный волновод, модовая селекция, гетероструктура.
Образец цитирования: В. В. Золотарев, А. Э. Ризаев, А. В. Лютецкий, С. О. Слипченко, Н. А. Пихтин, “Селекция мод латерального волновода для реализации одномодового режима работы лазеров с распределенным брэгговским зеркалом”, Квантовая электроника, 52:10 (2022), 889–894

Двухмодовый дисковый лазер с субгигагерцевой разностной частотой на основе резонатора вырожденного типа

  • Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук, г. Москва
Аннотация: Получена двухчастотная генерация в дисковом лазере с двухзеркальным резонатором вырожденного типа и М-образной конфигурацией траектории внутрирезонаторного внеосевого пучка. Генерация осуществлялась на двух поперечных модах низшего порядка. Двухчастотность генерации реализовывалась за счет собственных спектрально-селективных свойств резонатора без использования дополнительных оптических элементов. Частота межмодовых биений составила 360 МГц, а ширина каждой из спектральных компонент была не более 1.5 кГц (≤5×10–8 см–1).
Ключевые слова: двухчастотная генерация, твердотельные лазеры, дисковые активные элементы, резонаторы вырожденного типа, многопучковая диодная накачка
Образец цитирования: Д. А. Гурьев, Д. А. Николаев, В. Б. Цветков, “Двухмодовый дисковый лазер с субгигагерцевой разностной частотой на основе резонатора вырожденного типа”, Квантовая электроника, 52:10 (2022), 885–888

Быстродействующие вертикально-излучающие лазеры спектрального диапазона 1550 нм, реализованные в рамках технологии спекания пластин

  • Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук, г. Санкт-Петербург
  • Национальный исследовательский университет ИТМО, С.-Петербург
  • Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики» Санкт-Петербург
  • АО “ОКБ-Планета”, г. Великий Новгород
  • Научно-технологический центр микроэлектроники и субмикронных гетероструктур РАН, г. Санкт-Петербург
  • Санкт-Петербургский национальный исследовательский академический университет имени Ж. И. Алфёрова Российской академии наук, г. Санкт-Петербург
  • ООО “Коннектор Оптикс”, г. Санкт-Петербург

Аннотация: Представлены результаты исследований характеристик вертикально-излучающих лазеров спектрального диапазона 1550 нм с активной областью на основе квантовых ям InGaAs, реализованных в рамках технологии спекания пластины. Токовое и оптическое ограничения обеспечиваются заращенным туннельным переходом n+/p+-InAlGaAs. В широком диапазоне температур лазеры с диаметром мезы заращенного туннельного перехода 7 мкм продемонстрировали эффективную одномодовую генерацию с фактором подавления боковых мод более 30 дБ. При температуре 20 °С лазеры имели пороговый ток ∼1.5 мА, дифференциальную эффективность ∼0.49 Вт/А, максимальную выходную оптическую мощность более 4 мВт и частоту эффективной модуляции (по уровню –3 дБ) около 9 ГГц. Обнаружено, что с увеличением протяженности оптической линии связи хроматическая дисперсия волокна SMF-28 и паразитная частотная модуляция лазера вызывают существенные искажения формы выходных оптических импульсов, а также усиление межсимвольной интерференции, что, в конечном счете, ведет к исчезновению области раскрытия глазковой диаграммы. Максимальная скорость передачи данных в режиме прямой токовой модуляции по амплитудному формату NRZ достигает 30 Гбит/с при 20 °С для короткой линии связи (конфигурация BTB), а для линии связи длиной 2 км максимальная скорость оптической передачи данных составляет не более 25 Гбит/с.

Ключевые слова: вертикально-излучающий лазер, спекание пластин, одномодовый режим, быстродействие, оптическая передача данных

Образец цитирования: С. А. Блохин, А. В. Бабичев, Л. Я. Карачинский, И. И. Новиков, А. А. Блохин, М. А. Бобров, А. Г. Кузьменков, Н. А. Малеев, В. В. Андрюшкин, В. Е. Бугров, А. Г. Гладышев, Н. В. Крыжановская, К. О. Воропаев, И. О. Жумаева, В. М. Устинов, А. Ю. Егоров, “Быстродействующие вертикально-излучающие лазеры спектрального диапазона 1550 нм, реализованные в рамках технологии спекания пластин”, Квантовая электроника, 52:10 (2022), 878–884

Скачать (.pdf)

 

Аналитическая модель лазера на метастабильных атомах инертных газов с поперечной диодной накачкой

  • Институт автоматики и электрометрии СО РАН, г. Новосибирск

Аннотация: Теоретически исследована работа лазера на метастабильных атомах инертных газов с поперечной диодной накачкой. Для случая не слишком малого коэффициента отражения выходного зеркала получено аналитическое решение, которое позволяет исчерпывающе определить любые энергетические характеристики лазера и найти оптимальные параметры рабочей среды и излучения накачки, необходимые для наиболее эффективной работы лазера.

Ключевые слова: лазер с диодной накачкой, инертные газы, метастабильные атомы, столкновения.

Образец цитирования: А. И. Пархоменко, А. М. Шалагин, “Аналитическая модель лазера на метастабильных атомах инертных газов с поперечной диодной накачкой”, Квантовая электроника, 52:10 (2022), 869–877

Cкачать (.pdf)

Технологии тонкостержневых Yb:YAG-усилителей с большой энергией импульсов и высокой средней мощностью

И. И. Кузнецов, С. А. Чижов, И. Б. Мухин, О. В. Палашов

  • Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики РАН, г. Нижний Новгород
Аннотация: Усовершенствованы технологии создания лазерных усилителей на тонких Yb:YAG-стержнях, направленные на увеличение выходной энергии импульсов и включающие разработку нового метода монтажа активных элементов в систему охлаждения и применение более стойких диэлектрических покрытий торцов. Проведено теоретическое исследование влияния тепловой линзы на размер пучка в активном элементе и найдены параметры, при которых обеспечивается равенство размеров пучка на входном и выходном торцах стержня. Получена энергия выходных импульсов до 4 мДж без оптического пробоя выходного торца, что значительно превышает ранее полученные результаты. Продемонстрирована работа усилителя при средней мощности 60 Вт и сохранении качества пучка.
Ключевые слова: твердотельные лазерные усилители, Yb:YAG-лазеры с диодной накачкой, лазеры с высокой средней и пиковой мощностью.
Поступила в редакцию: 11.02.2020
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2020, 50:4, 327–330
Образец цитирования: И. И. Кузнецов, С. А. Чижов, И. Б. Мухин, О. В. Палашов, “Технологии тонкостержневых Yb:YAG-усилителей с большой энергией импульсов и высокой средней мощностью”, Квантовая электроника, 50:4 (2020), 327–330 [Quantum Electron., 50:4 (2020), 327–330]

Влияние мощности насыщения, глубины модуляции и времени релаксации насыщающегося поглотителя на параметры импульса солитонного волоконного лазера

А. А. Мастин, П. А. Рябочкина

  • АУ “Технопарк Мордовия”, г. Саранск
  • Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н. П. Огарева, г. Саранск
Аннотация: Методом численного моделирования исследовано влияние мощности насыщения, глубины модуляции и времени релаксации насыщающегося поглотителя на энергию и форму импульса излучения волоконного солитонного лазера. Показано, что использование в волоконном лазере насыщающегося поглотителя с меньшей мощностью насыщения обеспечивает запуск импульсного режима генерации при меньшем значении усиления.Выявлено, что энергия лазерного импульса волоконного лазера уменьшается с увеличением мощности насыщения поглотителя, а также с увеличением времени релаксации его открытого состояния при фиксированном коэффициенте усиления. Показано также, что увеличение глубины модуляции насыщения поглотителя при фиксированном коэффициенте усиления приводит к уменьшению пиковой мощности и энергии импульса.
Ключевые слова: волоконный лазер, энергия солитона, насыщающийся поглотитель, параметр спектральной ограниченности
Поступила в редакцию: 16.08.2019
Исправленный вариант: 17.11.2019
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2020, 50:4, 419–424
Образец цитирования: А. А. Мастин, П. А. Рябочкина, “Влияние мощности насыщения, глубины модуляции и времени релаксации насыщающегося поглотителя на параметры импульса солитонного волоконного лазера”, Квантовая электроника, 50:4 (2020), 419–424 [Quantum Electron., 50:4 (2020), 419–424]

 

Лазерные и термооптические характеристики квантрона на основе тонкого пластинчатого Yb:YAG-элемента

А. В. Старобор, И. И. Кузнецов, И. Б. Мухин, О. В. Палашов

  • Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики РАН, г. Нижний Новгород
Аннотация: Экспериментально исследованы усиление и термонаведенные фазовые искажения излучения в квантроне с активным элементом в форме тонкой пластины из Yb:YAG при непрерывной накачке. Исследованы также генерационные характеристики излучателя, созданного с использованием квантрона. Получено лазерное излучение со средней мощностью 32 Вт и дифференциальной эффективностью по мощности поглощенного излучения накачки η = 68%.
Ключевые слова: пластинчатый активный элемент, Yb:YAG, тепловые эффекты, тепловая линза, высокая средняя мощность
Поступила в редакцию: 26.08.2019
Исправленный вариант: 28.01.2020
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2020, 50:4, 414–418
Образец цитирования: А. В. Старобор, И. И. Кузнецов, И. Б. Мухин, О. В. Палашов, “Лазерные и термооптические характеристики квантрона на основе тонкого пластинчатого Yb:YAG-элемента”, Квантовая электроника, 50:4 (2020), 414–418 [Quantum Electron., 50:4 (2020), 414–418]

Эффективность генерации излучения в полосе 8–14 нм ионами криптона при импульсном лазерном возбуждении

А. Н. Нечай, С. А. Гарахин, А. Я. Лопатин, В. Н. Полковников, Д. Г. Реунов, Н. Н. Салащенко, М. Н. Торопов, Н. И. Чхало, Н. Н. Цыбин

  • Институт физики микроструктур РАН, г. Нижний Новгород
Аннотация: Исследованы спектры излучения плазмы криптона в диапазоне 8–14 нм при возбуждении импульсной газовой струи излучением Nd :YAG-лазера с энергией импульса 0.85 Дж при длительности 5.2 нс, частоте следования 10 Гц и длине волны излучения 1.06 мкм. Спектр излучения криптона представляет собой широкую (8–14 нм) полосу с максимумом на длине волны 10.3 нм, образованную рядом значительно более узких линий. Проведена идентификация наблюдаемых линий и определена доля энергии лазерного импульса, преобразованная в эмиссионную полосу 8–14 нм и излученная в полупространство (2π ср). Максимальный коэффициент конверсии составил 21%. Осуществлено сравнение ожидаемой производительности литографических систем с источниками на основе ионов Sn, Xe и Kr для разных длин волн, соответствующих максимумам эмиссионных полос ионов этих материалов.
Ключевые слова: лазерная искра, плазма криптона, экстремальное ультрафиолетовое излучение, импульсная газовая мишень, коэффициент конверсии, литография.
Поступила в редакцию: 06.02.2020
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2020, 50:4, 408–413
Образец цитирования: А. Н. Нечай, С. А. Гарахин, А. Я. Лопатин, В. Н. Полковников, Д. Г. Реунов, Н. Н. Салащенко, М. Н. Торопов, Н. И. Чхало, Н. Н. Цыбин, “Эффективность генерации излучения в полосе 8–14 нм ионами криптона при импульсном лазерном возбуждении”, Квантовая электроника, 50:4 (2020), 408–413 [Quantum Electron., 50:4 (2020), 408–413]

Особенности применения многослойных зеркал для фокусировки и коллимации рентгеновского излучения источников на основе обратного комптоновского рассеяния

М. М. Барышева, И. В. Малышев, В. Н. Полковников, Н. Н. Салащенко, М. В. Свечников, Н. И. Чхало

  • Институт физики микроструктур РАН, г. Нижний Новгород
  • Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н. И. Лобачевского
Аннотация: Проанализировано применение многослойных интерференционных рентгеновских зеркал в качестве элементов фокусирующей схемы для компактного источника на основе обратного комптоновского рассеяния. Предложен алгоритм выбора параметров зеркал, учитывающий специфику источника излучения. Установлено, что основными ограничениями при использовании многослойных зеркал являются зависимость длины волны от угла обзора и энергетическое уширение линии при фиксированном угле наблюдения. Для эффективного сбора излучения источника требуются широкополосные зеркала. Показано, что в системе Киркпатрика–Байеза для фокусировки рентгеновского излучения эффективность многослойных зеркал на порядок превышает эффективность зеркал полного внешнего отражения, а стековые зеркала имеют небольшое преимущество перед периодическими. Общая эффективность сбора излучения источника в диапазоне энергий фотонов ΔE=10 – 12 кэВ для двухзеркальной схемы Kиркпатрика–Байеза достигает 12%. Для спектральной области с шириной полосы ΔE/E = 3% эффективность достигает 69%.
Ключевые слова: компактный источник рентгеновского излучения, обратный эффект Комптона, многослойные зеркала, широкополосные зеркала, стековые зеркала, схема Киркпатрика–Байеза
Поступила в редакцию: 04.02.2020
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2020, 50:4, 401–407
Образец цитирования: М. М. Барышева, И. В. Малышев, В. Н. Полковников, Н. Н. Салащенко, М. В. Свечников, Н. И. Чхало, “Особенности применения многослойных зеркал для фокусировки и коллимации рентгеновского излучения источников на основе обратного комптоновского рассеяния”, Квантовая электроника, 50:4 (2020), 401–407 [Quantum Electron., 50:4 (2020), 401–407]