Мощные полупроводниковые гибридные импульсные лазерные излучатели в диапазоне длин волн 900–920 нм

Т. А. Багаев, Н. В. Гультиков, М. А. Ладугин, А. А. Мармалюк, Ю. В. Курнявко, В. В. Кричевский, А. М. Морозюк, В. П. Коняев, В. А. Симаков, С. О. Слипченко, А. А. Подоскин, Н. А. Пихтин, А. Е. Казакова, Д. Н. Романович, В. А. Крючков

  • АО «НИИ “Полюс” им. М. Ф. Стельмаха», г. Москва
  • Российский университет дружбы народов, г. Москва
  • Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН, г. Санкт-Петербург
Аннотация: Исследованы мощные полупроводниковые лазерные излучатели (λ = 900–920 нм) в виде гибридных лазеров-тиристоров, представляющих собой последовательно соединенные посредством припойного контакта кристаллы тиристора и интегрированного полупроводникового лазера с тремя излучающими областями. В качестве образца для сравнения использовался монолитный лазер-тиристор с тремя излучающими областями. Выходная мощность тройного монолитно интегрированного лазера-тиристора составила ∼120 Вт при напряжении включения 18 В. Напряжение включения гибридного лазера-тиристора с тремя излучающими областями было равно 28 В, а выходная пиковая мощность достигала ∼170 Вт.
Ключевые слова: интегрированный лазер-тиристор, гибридный лазер-тиристор, выходная мощность.
Поступила в редакцию: 11.08.2021
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2021, 51:10, 912–914
Образец цитирования: Т. А. Багаев, Н. В. Гультиков, М. А. Ладугин, А. А. Мармалюк, Ю. В. Курнявко, В. В. Кричевский, А. М. Морозюк, В. П. Коняев, В. А. Симаков, С. О. Слипченко, А. А. Подоскин, Н. А. Пихтин, А. Е. Казакова, Д. Н. Романович, В. А. Крючков, “Мощные полупроводниковые гибридные импульсные лазерные излучатели в диапазоне длин волн 900–920 нм”, Квантовая электроника, 51:10 (2021), 912–914 [Quantum Electron., 51:10 (2021), 912–914]

Скачать (.pdf)

Мощные полупроводниковые AlGaInAs/InP-лазеры спектрального диапазона 1.9–2.0 мкм со сверхузким волноводом

В. Н. Светогоров, Ю. Л. Рябоштан, Н. А. Волков, М. А. Ладугин, А. А. Падалица, А. А. Мармалюк, К. В. Бахвалов, Д. А. Веселов, А. В. Лютецкий, В. А. Стрелец, С. О. Слипченко, Н. А. Пихтин

Аннотация: Созданы мощные полупроводниковые лазеры на основе гетероструктур AlGaInAs/InP, излучающие в спектральном диапазоне 1.9–2.0 мкм. Компенсация упругих напряжений в активной области позволила использовать квантовые ямы InGaAs с напряжением сжатия около 2.0% – 2.5%. Исследована работа лазера со сверхузким волноводом при увеличении длины волны излучения от 1.4–1.6 до 2.0 мкм. Полупроводниковые лазеры с полосковым контактом шириной 100 мкм продемонстрировали выходную оптическую мощность 1.0 Вт в непрерывном режиме работы при комнатной температуре при токе накачки 6.5 А на длине волны 1.91 мкм и 7.2 А на длине волны 1.98 мкм.
Ключевые слова: полупроводниковый лазер, гетероструктура, AlGaInAs/InP, сверхузкий волновод, 2-мкм спектральная область
Поступила в редакцию: 29.07.2021
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2021, 51:10, 909–911
Образец цитирования: В. Н. Светогоров, Ю. Л. Рябоштан, Н. А. Волков, М. А. Ладугин, А. А. Падалица, А. А. Мармалюк, К. В. Бахвалов, Д. А. Веселов, А. В. Лютецкий, В. А. Стрелец, С. О. Слипченко, Н. А. Пихтин, “Мощные полупроводниковые AlGaInAs/InP-лазеры спектрального диапазона 1.9–2.0 мкм со сверхузким волноводом”, Квантовая электроника, 51:10 (2021), 909–911 [Quantum Electron., 51:10 (2021), 909–911]

Скачать (.pdf)

Полупроводниковые лазеры InGaAs/AlGaAs/GaAs (λ = 900–920 нм) с расширенным асимметричным волноводом и улучшенной вольт-амперной характеристикой

Н. А. Волков, Т. А. Багаев, Д. Р. Сабитов, А. Ю. Андреев, И. В. Яроцкая, А. А. Падалица, М. А. Ладугин, А. А. Мармалюк, К. В. Бахвалов, Д. А. Веселов, А. В. Лютецкий, Н. А. Рудова, В. А. Стрелец, С. О. Слипченко, Н. А. Пихтин

  • ООО “Сигм Плюс”, г. Москва
  • Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ”, г. Москва
  • Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН, г. Санкт-Петербург
Аннотация: Изучены полупроводниковые лазеры на основе двойных гетероструктур раздельного ограничения InGaAs/AlGaAs/GaAs с расширенным асимметричным волноводом. Проведено сравнение экспериментально полученных образцов лазеров с нелегированными и легированными волноводными слоями. Проанализированы различия их вольт-амперных характеристик. Установлено, что снижение последовательного сопротивления и напряжения отсечки вольт-амперной характеристики позволяет отодвинуть момент начала насыщения выходной оптической мощности и увеличить КПД исследованных полупроводниковых лазеров до 70% – 72%.
Ключевые слова: полупроводниковый лазер, асимметричный волновод, легирование, выходная мощность.
Поступила в редакцию: 22.06.2021
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2021, 51:10, 905–908
Образец цитирования: Н. А. Волков, Т. А. Багаев, Д. Р. Сабитов, А. Ю. Андреев, И. В. Яроцкая, А. А. Падалица, М. А. Ладугин, А. А. Мармалюк, К. В. Бахвалов, Д. А. Веселов, А. В. Лютецкий, Н. А. Рудова, В. А. Стрелец, С. О. Слипченко, Н. А. Пихтин, “Полупроводниковые лазеры InGaAs/AlGaAs/GaAs (λ = 900–920 нм) с расширенным асимметричным волноводом и улучшенной вольт-амперной характеристикой”, Квантовая электроника, 51:10 (2021), 905–908 [Quantum Electron., 51:10 (2021), 905–908]

Скачать (.pdf)

Расчетно-теоретический анализ экспериментов на лазерной установке «Искра-5» по облучению препаратов изомера 186mRe

Д. Е. Ларин

  • ФГУП “Российский федеральный ядерный центр – ВНИИЭФ, г. Саров Нижегородской обл.
Аннотация: Изложена постановка и результаты проведенных на установке “Искра-5” экспериментов по стимулированному девозбуждению прямым облучением лазерным излучением высокой интенсивности изомерного состояния ядер 186Re, в которых было зафиксировано нарушение радиоактивного равновесия между основным и изомерным состояниями. Проведен сравнительный анализ постановок двух серий экспериментов. Рассмотрены возможные механизмы стимулирования внутриядерных переходов с численными оценками сечений процесса. Предложена гипотеза о стимулировании указанных переходов электронами надтепловых энергий, и рассмотрены возможные постановки экспериментов по ее проверке.
Ключевые слова: изомерные состояния атомных ядер, лазерная плазма, внутриядерные переходы.
Поступила в редакцию: 13.07.2021
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2021, 51:10, 901–904
Образец цитирования: Д. Е. Ларин, “Расчетно-теоретический анализ экспериментов на лазерной установке “Искра-5” по облучению препаратов изомера 186mRe”, Квантовая электроника, 51:10 (2021), 901–904 [Quantum Electron., 51:10 (2021), 901–904]

Скачать (.pdf)

Волоконный световод с тройной оболочкой для растяжения импульсов

К. К. Бобков, А. Е. Левченко, М. Ю. Салганский, Д. В. Ганин, А. Д. Ляшедько, Д. В. Худяков, М. Е. Лихачев

  • Научный центр волоконной оптики им.Е.М.Дианова Института общей физики им.А.М. Прохорова РАН, г. Москва
  • Институт химии высокочистых веществ РАН им. Г. Г. Девятых, г. Нижний Новгород
  • Центр физического приборостроения Института общей физики им. А. М. Прохорова РАН, г. Троицк Московской обл.
  • ООО “Оптосистемы”, г. Москва, г. Троицк
Аннотация: Представлены конструкции предназначенных для растяжения импульсов трехслойных световодов, в которых дисперсии второго, третьего и четвертого порядков согласуются с таковыми для компрессора на двух дифракционных решетках в трейси-конфигурации. Использование в схеме усилителя чирпированных импульсов световода, изготовленного в соответствии с одной из предложенных конструкций, дало возможность реализовать полностью волоконную систему сверхсильного растяжения импульсов, позволяющую обеспечить максимально качественное сжатие растянутых импульсов до фемтосекундной длительности.
Ключевые слова: волоконный трехслойный световод, растяжение импульсов, усилитель чирпированных импульсов.
Поступила в редакцию: 22.06.2021
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2021, 51:10, 894–900
Образец цитирования: К. К. Бобков, А. Е. Левченко, М. Ю. Салганский, Д. В. Ганин, А. Д. Ляшедько, Д. В. Худяков, М. Е. Лихачев, “Волоконный световод с тройной оболочкой для растяжения импульсов”, Квантовая электроника, 51:10 (2021), 894–900 [Quantum Electron., 51:10 (2021), 894–900]

Скачать (.pdf)

Пикосекундный гибридный лазер на основе полупроводникового лазера, волоконного и Nd : YVO4-усилителей – исследование эффектов, ограничивающих пиковую мощность

И. А. Горбунов, О. В. Кулагин

  • Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики РАН, г. Нижний Новгород
Аннотация: Cоздан гибридный пикосекундный лазер для лазерной спутниковой дальнометрии на основе полупроводникового лазера с распределенной обратной связью (РОС-лазер), волоконного иттербиевого усилителя, усилителя на Nd : YVO4 и преобразователя частоты. Достигнуто усиление, превышающее 108, при сохранении временной формы и спектра импульсов, с малым уровнем шумов и расходимостью, близкой к дифракционной. Энергия импульсов после преобразования во вторую гармонику с λ = 532 нм составила 2.2 мДж при длительности 27 пс и частоте следования 1 кГц. Показано, что основными эффектами, ограничивающими пиковую мощность, являются уширение спектра вследствие фазовой самомодуляции в волоконном усилителе и крупномасштабная самофокусировка в Nd : YVO4-усилителе. Оптимизация геометрии усилителя и использование однородного профиля интенсивности излучения накачки позволяют снизить влияние самофокусировки и увеличить энергетическую эффективность усилителя.
Ключевые слова: пикосекундные лазеры, РОС-лазеры, волоконные усилители, крупномасштабная самофокусировка
Поступила в редакцию: 27.08.2021
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2021, 51:10, 886–893
Образец цитирования: И. А. Горбунов, О. В. Кулагин, “Пикосекундный гибридный лазер на основе полупроводникового лазера, волоконного и Nd : YVO4-усилителей – исследование эффектов, ограничивающих пиковую мощность”, Квантовая электроника, 51:10 (2021), 886–893 [Quantum Electron., 51:10 (2021), 886–893]

Скачать (.pdf)

Применение жидкостного низкотемпературного охлаждения в многодисковом иттербиевом лазерном квантроне в условиях мультиджоулевой накачки при высокой частоте следования импульсов

М. Р. Волков, И. Б. Мухин

  • Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики РАН, г. Нижний Новгород
Аннотация: Исследованы возможность низкотемпературного жидкостного охлаждения многодискового квантрона, а также основные преимущества такого подхода. Смоделирована активная зона квантрона, выполнен расчёт температуры, скорости теплоносителя, инверсии, усиления и запасённой энергии в активной среде, термонаведённых фазовых искажений. Показано, что такое охлаждение можно осуществить с помощью этилового спирта; существуют также и более предпочтительные, но и более трудные в использовании жидкости. Найдены оптимальные параметры активной зоны для использования импульсов накачки с энергией в несколько Дж. Показан существенный рост усиления и запасённой энергии при охлаждении с 300 до 200 K, а также уменьшение фазовых термонаведённых искажений.
Ключевые слова: жидкостное низкотемпературное охлаждение, этанол, многодисковый иттербиевый квантрон, термонаведённые фазовые искажения, эффективность охлаждения
Поступила в редакцию: 04.04.2021
Исправленный вариант: 11.08.2021
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2021, 51:10, 878–885
Образец цитирования: М. Р. Волков, И. Б. Мухин, “Применение жидкостного низкотемпературного охлаждения в многодисковом иттербиевом лазерном квантроне в условиях мультиджоулевой накачки при высокой частоте следования импульсов”, Квантовая электроника, 51:10 (2021), 878–885 [Quantum Electron., 51:10 (2021), 878–885]

Скачать (.pdf)

Фемтосекундная лазерная система на основе тонких стержневых активных Yb : YAG-элементов с высокими значениями средней мощности и энергии импульсов излучения

Ч. Янг, Ч. В. Ким, Е. Г. Салль, Б. Ли, В. Джонг, С. Парк, Ч. Ким, В. Е. Яшин, Г. Х. Ким

  • Electro-Medical Device Research Center, Korea Electrotechnology Research Institute, Republic of Korea
  • Университет ИТМО, г. С.-Петербург
Аннотация: Разработана и создана трехкаскадная лазерная усилительная система на основе тонких стержней из Yb : YAG с лазерной диодной накачкой. Непрерывная последовательность фемтосекундных импульсов от задающего Yb : KGW-генератора c частотой следования 80 МГц и первоначальной длительностью 150 фс прореживалась ячейкой Поккельса до частоты 0.25–1 МГц и усиливалась в системе более чем в 6500 раз до средней мощности свыше 100 Вт. Для подавления самофокусировки импульсы удлинялись в стретчере на объемной брэгговской дифракционной решетке, усиливались и затем сжимались до 947 фс. Энергия сжатых после усиления фемтосекундных импульсов при разных частотах следования превышала 100–170 мкДж, что позволяет их использовать для эффективной микрообработки различных материалов.
Ключевые слова: лазерные усилители на Yb : YAG-стержнях, диодная накачка, высокие средняя мощность и энергия излучения, фемтосекундные импульсы
Поступила в редакцию: 07.07.2021
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2021, 51:10, 873–877
Образец цитирования: Ч. Янг, Ч. В. Ким, Е. Г. Салль, Б. Ли, В. Джонг, С. Парк, Ч. Ким, В. Е. Яшин, Г. Х. Ким, “Фемтосекундная лазерная система на основе тонких стержневых активных Yb : YAG-элементов с высокими значениями средней мощности и энергии импульсов излучения”, Квантовая электроника, 51:10 (2021), 873–877 [Quantum Electron., 51:10 (2021), 873–877]

Скачать (.pdf)

Импульсный лазерно-плазменный источник гамма-излучения для радиографии

В. А. Флегентов, К. В. Сафронов, С. А. Горохов, А. С. Тищенко, С. Ф. Ковалева, А. В. Потапов, А. В. Павленко

  • ФГУП “Российский федеральный ядерный центр – ВНИИТФ им. академика Е. И. Забабахина”, г. Снежинск Челябинской обл.
Аннотация: На фемтосекундной Ti : сапфировой лазерной установке проведены эксперименты по генерации пучков релятивистских электронов в плотных газовых струях гелия (концентрация электронов ~1020 см3). Зарегистрированы пучки электронов с суммарным зарядом 0.2–0.5 нКл, максимальной энергией электронов до 60 МэВ и расходимостью до 300 мрад. Генерируемые пучки электронов конвертировались в тормозное рентгеновское излучение с помощью Ta-пластины толщиной 2 мм. Средняя доза тормозного излучения в воздухе на расстоянии 1 м от источника составила 5.4 ± 1.7 мрад/имп. Размер излучающей области, измеренный по размытию рентгенографического изображения, был равен около 650 мкм (FWHM).
Ключевые слова: лазерно-плазменное ускорение, плотные газовые струи, релятивистские электроны, тормозное рентгеновское излучение, радиография.
Поступила в редакцию: 27.08.2021
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2021, 51:10, 866–872
Образец цитирования: В. А. Флегентов, К. В. Сафронов, С. А. Горохов, А. С. Тищенко, С. Ф. Ковалева, А. В. Потапов, А. В. Павленко, “Импульсный лазерно-плазменный источник гамма-излучения для радиографии”, Квантовая электроника, 51:10 (2021), 866–872 [Quantum Electron., 51:10 (2021), 866–872]

Скачать (.pdf)

Влияние формирования электрон-позитронной плазмы на процесс генерации магнитного поля при лазерно-плазменном взаимодействии

А. С. Самсонов, Е. Н. Неруш, И. Ю. Костюков

  • Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики РАН, г. Нижний Новгород
  • Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ”, г. Москва
Аннотация: Рассмотрено влияние образования электрон-позитронных пар на процесс генерации квазистационарного магнитного поля при взаимодействии экстремально интенсивного циркулярно поляризованного лазерного импульсного излучения с толстой плазменной мишенью. Полноразмерное трёхмерное численное моделирование методом частиц в ячейках с учётом квантово-электродинамических процессов указывает на качественное изменение процесса генерации магнитного поля при интенсивности лазерного излучения I≳1024 Вт/см2, при которой образуется макроскопическое число электрон-позитронных пар. В таком случае амплитуда магнитного поля растёт с ростом интенсивности излучения, тогда как без учёта процесса рождения электрон-позитронных пар амплитуда магнитного поля практически не зависит от интенсивности.
Ключевые слова: обратный эффект Фарадея, рождение электрон-позитронных пар, моделирование методом частиц в ячейках
Поступила в редакцию: 18.06.2021
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2021, 51:10, 861–865
Образец цитирования: А. С. Самсонов, Е. Н. Неруш, И. Ю. Костюков, “Влияние формирования электрон-позитронной плазмы на процесс генерации магнитного поля при лазерно-плазменном взаимодействии”, Квантовая электроника, 51:10 (2021), 861–865 [Quantum Electron., 51:10 (2021), 861–865]

Скачать (.pdf)