МЕХАНИЗМ ПРОСВЕТЛЕНИЯ ПАССИВНЫХ ЛАЗЕРНЫХ ЗАТВОРОВ YAG:V3+ ПРИ ВКР ПРЕОБРАЗОВАНИИ В КРИСТАЛЛАХ KGW:Nd3+
ÓÄÊ 621.373.8
ÌÅÕÀÍÈÇÌ ÏÐÎÑÂÅÒËÅÍÈß ÏÀÑÑÈÂÍÛÕ ËÀÇÅÐÍÛÕ ÇÀÒÂÎÐÎÂ YAG:V3+ ÏÐÈ ÂÊÐ ÏÐÅÎÁÐÀÇÎÂÀÍÈÈ Â ÊÐÈÑÒÀËËÀÕ KGW:Nd3+
© 2008 ã. © 2007 ã. © 2007 ã.
À. Í. Òèòîâ*; Â. Í. Èâàíîâ*; Â. Í. Âåòðîâ*, êàíä. òåõí. íàóê; Á. À. Èãíàòåíêîâ*; Î. Á. Ñòîðîùóê***, êàíä. òåõí. íàóê; Ë. È. Êðóòîâà*; Ê. Â. Äóêåëüñêèé*, êàíä. òåõí. íàóê; Â. Â. Ìåäîâîëêèí**; Å. Â. Óðáàíîâè÷**; Ä. Â. Èâàíîâ**
*** ÍÈÒÈÎÌ ÂÍÖ “ÃÎÈ èì. Ñ.È. Âàâèëîâà”, Ñàíêò-Ïåòåðáóðã
*** E-mail: antitov@peterlink.ru
*** Ñàíêò-Ïåòåðáóðãñêèé ãîñóäàðñòâåííûé óíèâåðñèòåò èíôîðìàöèîííûõ òåõíîëîãèé, *** ìåõàíèêè è îïòèêè, Ñàíêò-Ïåòåðáóðã
*** ÎÀÎ ÍÏÎ “Êàðàò”
Ïîêàçàíà íåîáõîäèìîñòü ó÷åòà îðèåíòàöèè âåêòîðà ýëåêòðè÷åñêîé íàïðÿæåííîñòè ãåíåðèðóåìîé ñâåòîâîé âîëíû îòíîñèòåëüíî êðèñòàëëîãðàôè÷åñêèõ îñåé ëàçåðíûõ çàòâîðîâ ïðè èõ ðàçðàáîòêå è ýêñïëóàòàöèè. Îïðåäåëåíà çàâèñèìîñòü ýôôåêòèâíîñòè ãåíåðàöèè ðàìàíîâñêîãî ëàçåðà ñ ïîëÿðèçîâàííûì èçëó÷åíèåì â ðåæèìå ïàññèâíîé ìîäóëÿöèè äîáðîòíîñòè îò îðèåíòàöèè âåêòîðà ýëåêòðè÷åñêîé íàïðÿæåííîñòè ãåíåðèðóåìîé ñâåòîâîé âîëíû îòíîñèòåëüíî êðèñòàëëîãðàôè÷åñêèõ îñåé ëàçåðíûõ çàòâîðîâ èç êðèñòàëëà YAG:V3+.
Êîäû OCIS: 140.0140.
Ïîñòóïèëà â ðåäàêöèþ 29.03.2007.
Îäíèì èç ïåðñïåêòèâíûõ ìàòåðèàëîâ äëÿ ìîäóëÿöèè äîáðîòíîñòè ëàçåðîâ, ãåíåðèðóþùèõ â äèàïàçîíå äëèí âîëí 1,0–1,6 ìêì, è â ÷àñòíîñòè, íà äëèíå âîëíû 1,35 ìêì, ÿâëÿþòñÿ êðèñòàëëû YAG:V3+, ïðèìåíÿåìûå â êà÷åñòâå ïàññèâíûõ ëàçåðíûõ çàòâîðîâ. Îäíî èç ãëàâíûõ ïðåèìóùåñòâ èñïîëüçîâàíèÿ êðèñòàëëè÷åñêèõ ïàññèâíûõ ëàçåðíûõ çàòâîðîâ YAG:V3+ – ýòî âîçìîæíîñòü ñîçäàíèÿ íàäåæíîãî êîìïàêòíîãî íèçêîïîðîãîâîãî ëàçåðà ñ áåçîïàñíûì äëÿ çðåíèÿ èçëó÷åíèåì (λ = 1,54 ìêì), êîòîðîå ãåíåðèðóåòñÿ ïóòåì ÂÊÐ-ïðåîáðàçîâàíèÿ, â êðèñòàëëàõ KGW:Nd3+ [1]. Ïàññèâíûå ëàçåðíûå çàòâîðû YAG:V3+ õàðàêòåðèçóþòñÿ âûñîêèì îïòè÷åñêèì êà÷åñòâîì è âûñîêèì êîíòðàñòîì ïðîñâåòëåíèÿ (îêîëî 10).
 ðàáîòå ïðåäñòàâëåíû ðåçóëüòàòû èññëåäîâàíèé ðàìàíîâñêîãî ëàçåðà ñ àêòèâíûì ýëåìåíòîì èç KGW:Nd3+ è ïàññèâíûì ñ çàòâîðîì èç YAG:V3+. Íàñêîëüêî íàì èçâåñòíî, â íàó÷íîé ëèòåðàòóðå îòñóòñòâóþò ñîîáùåíèÿ î çàâèñèìîñòè ìåæäó íàñûùåíèåì ïîãëîùåíèÿ èîíàìè V3+ è îðèåíòàöèåé âåêòîðà ýëåêòðè÷åñêîé íàïðÿæåííîñòè ïðîõîäÿùåé ïîëÿðèçîâàííîé ñâåòîâîé âîëíû îòíîñèòåëüíî êðèñòàëëîãðàôè÷åñêèõ îñåé êðèñòàëëà YAG:V3+ äëÿ äëèíû âîëíû 1,35 ìêì.
Öåëüþ èññëåäîâàíèÿ ÿâëÿåòñÿ îïðåäåëåíèå îñîáåííîñòè ðàáîòû ëàçåðîâ â ðåæèìå ïàññèâíîé ìîäóëÿöèè äîáðîòíîñòè çàòâîðàìè èç YAG:V3+ ïðè ÂÊÐ ïðåîáðàçîâàíèè â çàâèñèìîñòè îò âçàèìíîãî ðàñïîëîæåíèÿ êðèñòàëëîãðàôè÷åñêèõ îñåé êðèñòàëëà YAG:V3+ è âåêòîðà ýëåêòðè÷åñêîé íàïðÿæåííîñòè ãåíåðèðóåìîé âîëíû. Ñõåìà ýêñïåðèìåíòàëüíîé óñòàíîâêè ïîêàçàíà íà ðèñ. 1.
“Îïòè÷åñêèé æóðíàë”, òîì 75, ¹ 1, 2008
Ãåíåðàöèîííûå èññëåäîâàíèÿ ëàçåðà â ðåæèìå
ìîäóëèðîâàííîé äîáðîòíîñòè äëÿ ïîëîñû ãåíåðàöèè KGW:Nd3+ ñ ìàêñèìóìîì íà λ = 1,35 ìêì è ÂÊÐ-ïðåîáðàçîâàíèåì â êðèñòàëëå KGW:Nd3+ â
èçëó÷åíèå ñ λ = 1,54 ìêì ïîêàçàëè ñóùåñòâåííóþ
çàâèñèìîñòü ýôôåêòèâíîñòè ãåíåðàöèè îò óãëà ïîâîðîòà çàòâîðà èç êðèñòàëëà YAG:V3+ âîêðóã îïòè-
÷åñêîé îñè ëàçåðà. Èçëó÷åíèå ëàçåðà ñ àêòèâíûì ýëåìåíòîì èç äâóîñíîãî êðèñòàëëà KGW:Nd3+ ÿâ-
ëÿåòñÿ ïîëÿðèçîâàííûì.
Çàòâîðû, èñïîëüçóåìûå â ýêñïåðèìåíòå, èìåëè
ôîðìó äèñêà, îñü êîòîðîãî ñîâïàäàëà ñ îïòè÷åñêîé
îñüþ çàòâîðà è îïòè÷åñêîé îñüþ ëàçåðà. Îòêëîíå-
íèå îïòè÷åñêîé îñè çàòâîðà è îïòè÷åñêîé îñè ëàçå-
ðà íå ïðåâûøàëî 5′. Çàòâîðû èìåëè íà÷àëüíîå ïðî-
ïóñêàíèå 46% íà äëèíå âîëíû 1,35 ìêì. Íà ðèñ. 2
15
2
3
4
Ðèñ. 1. Îïòè÷åñêàÿ ñõåìà ëàçåðà ñ ïàññèâíîé ìîäóëÿöèåé äîáðîòíîñòè è ÂÊÐ-êîíâåðñèåé. 1 – “ãëóõîå” çåðêàëî ðåçîíàòîðà (λ = 1,067 ìêì AR; λ = 1,351 è 1,54 ìêì AT), r ≈ 1,5 ì; 2 – âûõîäíîå çåðêàëî (λ = 1,067 ìêì AR; λ = 1,351 ìêì AT; λ = 1,54 ìêì, R ≈ 45%), 3 – àêòèâíûé ýëåìåíò èç KGW:Nd3+, 4 – ïàññèâíûé çàòâîð èç YAG:V3+, 5 – èìïóëüñíàÿ ëàìïà íàêà÷êè.
49
Ýíåðãèÿ ãåíåðàöèè, ìÄæ
8
61
4 22
00
40 80 120 Óãîë ïîâîðîòà, ãðàä
Ðèñ. 2. Ýíåðãèÿ èçëó÷åíèÿ íà äëèíå âîëíû
1,54 ìêì â çàâèñèìîñòè îò óãëà ïîâîðîòà çàòâîðà YAG:V3+. Ïîÿñíåíèÿ ñì. â òåêñòå.
ïîêàçàíà çàâèñèìîñòü ýíåðãèè ãåíåðàöèè ðàìàíîâñêîãî ëàçåðà â ðåæèìå ïàññèâíîé ìîäóëÿöèè äîáðîòíîñòè îò óãëà ïîâîðîòà çàòâîðà âîêðóã îïòè÷åñêîé îñè ëàçåðà äëÿ äâóõ òèïîâ êðèñòàëëîãðàôè÷åñêîé îðèåíòàöèè çàòâîðîâ. Ïåðâûé òèï çàòâîðîâ (êðèâàÿ 1) áûë èçãîòîâëåí èç êðèñòàëëà YAG:V3+, âûðàùåííîãî â íàïðàâëåíèè [100] è âûðåçàííîãî òàê, ÷òî îïòè÷åñêàÿ îñü çàòâîðà áûëà ïåðïåíäèêóëÿðíà êðèñòàëëîãðàôè÷åñêîé ïëîñêîñòè (100). Âòîðîé òèï çàòâîðîâ (êðèâàÿ 2) áûë èçãîòîâëåí èç êðèñòàëëà YAG:V3+, âûðàùåííîãî â íàïðàâëåíèè [111] è âûðåçàííîãî òàê, ÷òî îïòè÷åñêàÿ îñü çàòâîðà áûëà ïåðïåíäèêóëÿðíà êðèñòàëëîãðàôè÷åñêîé ïëîñêîñòè (111).
Ýíåðãèÿ ãåíåðàöèè íà äëèíå âîëíû èçëó÷åíèÿ 1,54 ìêì èçìåíÿëàñü â çàâèñèìîñòè îò óãëà ïîâîðîòà çàòâîðà âîêðóã îïòè÷åñêîé îñè îò 3,5 äî 8,5 ìÄæ äëÿ çàòâîðîâ ïåðâîãî òèïà è îò 0,2 äî 2,3 ìÄæ äëÿ çàòâîðîâ âòîðîãî òèïà. Èçìåðåíèÿ ïðîâîäèëèñü â îäèíàêîâûõ óñëîâèÿõ, ïîðîãîâàÿ ýíåðãèÿ íàêà÷êè ñîñòàâëÿëà 4,5 Äæ. Ïîðîã ãåíåðàöèè ëàçåðà íå çàâèñåë îò êðèñòàëëîãðàôè÷åñêîé îðèåíòàöèè çàòâîðà.
Ïåðèîä èçìåíåíèÿ ýíåðãèè èçëó÷åíèÿ â çàâèñèìîñòè îò óãëà ïîâîðîòà çàòâîðà áûë ðàâåí 90° äëÿ çàòâîðîâ ïåðâîãî òèïà è 60° äëÿ çàòâîðîâ âòîðîãî òèïà.
Äàííàÿ çàâèñèìîñòü ýôôåêòèâíîñòè ðàáîòû ðàìàíîâñêîãî ëàçåðà â ðåæèìå ïàññèâíîé ìîäóëÿöèè äîáðîòíîñòè îïðåäåëÿåòñÿ îñîáåííîñòüþ îðèåíòàöèè ïîãëîùàþùåãî äèïîëÿ V3+ â çàòâîðå YAG:V3+. Èîí V3+, “îòâåòñòâåííûé” çà ïîëîñó ïîãëîùåíèÿ ñ ìàêñèìóìîì íà λ = 1,32 ìêì, íàõîäèòñÿ â òåòðàýäðè÷åñêîé ïîçèöèè [2, 3].
Êàê ïîêàçàíî â [4, 5], èîí Cr4+ â êðèñòàëëå YAG:Cr4+ (ðèñ. 3) çàíèìàåò òó æå òåòðàýäðè÷åñêóþ ïîçèöèþ,
50
÷òî è V3+ â êðèñòàëëå YAG:V3+, è îïðåäåëÿåò çíà÷èòåëüíóþ ïîëÿðèçàöèîííóþ çàâèñèìîñòü ëþìèíåñöåíöèè è íàñûùåíèÿ ïîãëîùåíèÿ îò óãëà ïîâîðîòà âåêòîðà ýëåêòðè÷åñêîé íàïðÿæåííîñòè ïðîõîäÿùåãî ñâåòà îòíîñèòåëüíî êðèñòàëëîãðàôè÷åñêèõ îñåé êðèñòàëëà YAG. Äèïîëè Cr4+, îòâå÷àþùèå çà ïîãëîùåíèå íà ðåçîíàíñíîì ïåðåõîäå â êóáè÷åñêîì êðèñòàëëå YAG, ïðàêòè÷åñêè ëèíåéíû (ñå÷åíèÿ ïîãëîùåíèÿ äëÿ π è σ íàïðàâëåíèé ðàçëè÷àþòñÿ â 30 ðàç) è íàïðàâëåíû âäîëü ãëàâíûõ êðèñòàëëîãðàôè÷åñêèõ îñåé [100], [010] è [001]. Cå÷åíèÿ ïîãëîùåíèÿ âñåõ òðåõ îðòîãîíàëüíî íàïðàâëåííûõ ãðóïï äèïîëåé ñîâïàäàþò ïî âåëè÷èíå è ðàçëè÷àþòñÿ òîëüêî ïî íàïðàâëåíèþ äèïîëåé.
Ñõåìà ýíåðãåòè÷åñêèõ óðîâíåé äèïîëÿ Cr4+ ðàññìàòðèâàåòñÿ â ïðèáëèæåíèè ñèëüíîãî êðèñòàëëè÷åñêîãî ïîëÿ äëÿ ñëó÷àÿ D2d òî÷å÷íî-ãðóïïîâîé ñèììåòðèè. Ýòî ïîçâîëÿåò îáúÿñíèòü çàâèñèìîñòü ýôôåêòèâíîñòè ïðîñâåòëåíèÿ ïîëîñ ïîãëîùåíèÿ îò óãëà ïîâîðîòà çàòâîðà îòíîñèòåëüíî ïëîñêîñòè ïîëÿðèçàöèè èçëó÷åíèÿ [4].
 ðàáîòå [5] ïðåäñòàâëåíà çàâèñèìîñòü ýíåðãèè ãåíåðàöèè ëàçåðà ñ ïîëÿðèçîâàííûì èçëó÷åíèåì è ïàññèâíîé ìîäóëÿöèåé äîáðîòíîñòè íà äëèíå âîëíû 1,06 ìêì îò óãëà ïîâîðîòà çàòâîðà âîêðóã îñè ëàçåðà. Ìîäóëÿöèÿ äîáðîòíîñòè îñóùåñòâëÿëàñü ñ ïîìîùüþ çàòâîðà èç êðèñòàëëà YAG:Cr4+. Õàðàêòåð êðèâîé è ïåðèîä èçìåíåíèÿ ýíåðãèè ãåíåðàöèè â çà-
[100]
π i=1 σ
i=2 σ π [010]
Åpump
i=3 σ
π
S4
[001]
π Cr4+ σ
O2–
Ðèñ. 3. Ñòðóêòóðíàÿ ñõåìà öåíòðà Cr4+ è òðè òèïà åãî îðèåíòàöèè â êðèñòàëëå YAG. π, σ – îñü è ïëîñêîñòü ëîêàëüíîé ñèììåòðèè öåíòðà V3+. Îñü π ïàðàëëåëüíà îñè ëîêàëüíîé ñèììåòðèè S4, σ ïåðïåíäèêóëÿðíà îñè ëîêàëüíîé ñèììåòðèè S4 [4].
“Îïòè÷åñêèé æóðíàë”, òîì 75, ¹ 1, 2008
Ðèñ. 4. Îáúåìíàÿ ñõåìà íàëîæåíèÿ òðåõ òèïîâ ïîãëîùàþùèõ äèïîëåé V3+, íàõîäÿùèõñÿ â òåòðàýäðè÷åñêîé ïîçèöèè â êðèñòàëëå YAG:V3+. Íàïðàâ-
ëåíèÿ ñ ìàêñèìàëüíûì ñå÷åíèåì ïîãëîùåíèÿ
äèïîëåé ñîâïàäàþò ñ êðèñòàëëîãðàôè÷åñêèìè îñÿ-
ìè êðèñòàëëà.
Ðèñ. 5. Ïðîåêöèÿ îáúåìíîé ñõåìû ïîãëîùàþùèõ äèïîëåé, ïîêàçàííîé íà ðèñ. 4, íà êðèñòàëëîãðàôè÷åñêóþ ïëîñêîñòü (100).
âèñèìîñòè îò óãëà ïîâîðîòà çàòâîðà ñîâïàäàåò ñ
àíàëîãè÷íîé çàâèñèìîñòüþ äëÿ çàòâîðà ïåðâîãî òèïà èç êðèñòàëëà YAG:V3+, ïîêàçàííîé íà ðèñ. 2
(êðèâàÿ 1). Ìîæíî ïðåäïîëîæèòü, ÷òî èîí V3+ â òåòðàýäðè-
÷åñêîé ïîçèöèè êðèñòàëëà YAG:V3+ èìååò òå æå
îñîáåííîñòè ðàñïîëîæåíèÿ ïîãëîùàþùèõ äèïîëåé, ÷òî è èîí Cr4+ â êðèñòàëëå YAG:Cr4+. ×òîáû îáúÿñ-
íèòü ðàçëè÷èÿ â õàðàêòåðå çàâèñèìîñòåé ýíåðãèè
ãåíåðàöèè ðàìàíîâñêîãî ëàçåðà â ðåæèìå ïàññèâ-
íîé ìîäóëÿöèè äîáðîòíîñòè äëÿ äâóõ òèïîâ çàòâîðîâ YAG:V3+ (ðèñ. 2), ìîæíî îáðàòèòüñÿ ê îáúåì-
íîé êàðòèíå, ïîêàçûâàþùåé íàëîæåíèå òðåõ ãðóïï ïîãëîùàþùèõ äèïîëåé V3+, â êðèñòàëëå YAG:V3+.
Íàïðàâëåíèÿ ñ ìàêñèìàëüíûì ñå÷åíèåì ïîãëîùå-
íèÿ äèïîëåé ñîâïàäàþò ñ êðèñòàëëîãðàôè÷åñêèìè îñÿìè [100], [010] è [001] êðèñòàëëà YAG:V3+.
Èçìåíåíèå ýôôåêòèâíîñòè ãåíåðàöèè â ðåæèìå
ìîäóëÿöèè äîáðîòíîñòè è ïåðèîäà öèêëà èçìåíå-
íèÿ ýíåðãèè ãåíåðàöèè îò óãëà ïîâîðîòà çàòâîðà
ìîæíî îáúÿñíèòü ñðàâíåíèåì ïðîåêöèé îáúåìíîé ñõåìû ïîãëîùàþùèõ äèïîëåé V3+ â êðèñòàëëå YAG:V3+ (ðèñ. 4) íà êðèñòàëëîãðàôè÷åñêèå ïëîñêî-
ñòè (100) (ðèñ. 5) è (111) (ðèñ. 6).
Äëÿ ñëó÷àÿ ïðîåêöèè íà êðèñòàëëîãðàôè÷åñêóþ
ïëîñêîñòü (111) (ðèñ. 6) ìàêñèìóì ñå÷åíèÿ ïîãëî-
ùåíèÿ äèïîëÿ ñîñòàâëÿåò 2/3 îò âåëè÷èíû ìàêñèìóìà ñå÷åíèÿ ïîãëîùåíèÿ äèïîëÿ äëÿ ñëó÷àÿ ïðî-
åêöèè íà êðèñòàëëîãðàôè÷åñêóþ ïëîñêîñòü (100).
Ðèñ. 6. Ïðîåêöèÿ îáúåìíîé ñõåìû ïîãëîùàþùèõ äèïîëåé, ïîêàçàííîé íà ðèñ. 4, íà êðèñòàëëîãðàôè÷åñêóþ ïëîñêîñòü (111).
Óìåíüøåíèå ïðîåêöèè ñå÷åíèÿ ïîãëîùåíèÿ äèïîëÿ ïðèâîäèò ê óìåíüøåíèþ êîíòðàñòà çàòâîðà, à ñëåäîâàòåëüíî, ñíèæàåò ýôôåêòèâíîñòü ãåíåðàöèè â ðåæèìå ìîäóëÿöèè äîáðîòíîñòè. Íà ðèñ. 5 è 6 âèäíî, ÷òî ïåðèîä ïîâòîðåíèÿ ìàêñèìóìîâ ñå÷åíèÿ ïîãëîùåíèÿ â çàâèñèìîñòè îò óãëà ïîâîðîòà çàòâîðà äëÿ ïðîåêöèè íà êðèñòàëëîãðàôè÷åñêóþ ïëîñêîñòü (111) ñîñòàâëÿåò 60°, à äëÿ ïðîåêöèè íà êðèñòàëëîãðàôè÷åñêóþ ïëîñêîñòü (100) – 90°.
“Îïòè÷åñêèé æóðíàë”, òîì 75, ¹ 1, 2008
51
Âûâîäû
1. Îïðåäåëåíà çàâèñèìîñòü ýôôåêòèâíîñòè ãåíåðàöèè ðàìàíîâñêîãî ëàçåðà ñ ïîëÿðèçîâàííûì èçëó÷åíèåì â ðåæèìå ïàññèâíîé ìîäóëÿöèè äîáðîòíîñòè îò îðèåíòàöèè âåêòîðà ýëåêòðè÷åñêîé íàïðÿæåííîñòè ãåíåðèðóåìîé ñâåòîâîé âîëíû îòíîñèòåëüíî êðèñòàëëîãðàôè÷åñêèõ îñåé êðèñòàëëà YAG:V3+, èñïîëüçóåìîãî äëÿ ïàññèâíûõ ëàçåðíûõ çàòâîðîâ.
2.  ðàìêàõ ïðåäñòàâëåíèé äèïîëüíîé ìîäåëè èîíà V3+ îïðåäåëåíà îïòèìàëüíàÿ îðèåíòàöèÿ êðèñòàëëîãðàôè÷åñêèõ îñåé êðèñòàëëà YAG:V3+, ïðèìåíÿåìîãî â êà÷åñòâå ïàññèâíîãî çàòâîðà, îòíîñèòåëüíî âåêòîðà ýëåêòðè÷åñêîé íàïðÿæåííîñòè ïðîõîäÿùåé ñâåòîâîé âîëíû, îáåñïå÷èâàþùàÿ ìàêñèìóì ñå÷åíèÿ ïîãëîùåíèÿ äèïîëÿ V3+.
3. Èñïîëüçîâàíèå ïîëó÷åííûõ ðåçóëüòàòîâ ïîçâîëèëî ïîâûñèòü ýíåðãèþ ãåíåðàöèè ðàìàíîâñêîãî ëàçåðà íà äëèíå âîëíû èçëó÷åíèÿ 1,54 ìêì â 2,5 ðàçà.
Òàêèì îáðàçîì, ïðè ðàçðàáîòêå è þñòèðîâêå ëàçåðîâ ñ ïîëÿðèçîâàííûì èçëó÷åíèåì è ìîäóëÿöèåé äîáðîòíîñòè, îñóùåñòâëÿåìîé ñ ïîìîùüþ êðèñòàëëè÷åñêèõ ïàññèâíûõ ëàçåðíûõ çàòâîðîâ, íåîáõîäèìî ó÷èòûâàòü çàâèñèìîñòü ýôôåêòèâíîñòè ãåíåðà-
öèè ëàçåðà îò îðèåíòàöèè âåêòîðà ýëåêòðè÷åñêîé íàïðÿæåííîñòè ãåíåðèðóåìîé ñâåòîâîé âîëíû îòíîñèòåëüíî êðèñòàëëîãðàôè÷åñêèõ îñåé êðèñòàëëîâ, èç êîòîðûõ èçãîòîâëåíû ïàññèâíûå ëàçåðíûå çàòâîðû.
ËÈÒÅÐÀÒÓÐÀ
11. Merczyk Z., Frukacz Z. YAG:V3+ New passive Q-switch for lasers generating radiation within near infrared range // Opto-electronics review. 1999. V. 4. ISSN. 1230–3402.
12. Krutova L.I., Kulagin N.A., Sandulenko V.A. Absorption and luminescence spectra of octahedral and tetrahedral V3+ // Proc. of the IX Symposium on spectroscopy of ñrystals doped with R-E and TM. Leningrad, 1990. P. 81.
13. Ivanov V.N., Sandulenko A.V., Sandulenko V.A., Mochalov I.V., Ustyugov V.I., Novikov G.E., Kang Uk-Song, Lee Kyeong-Hee. 1,32 μm YAG:Nd Q-switch laser with YAG:V3+ passive shutter // SPIE. Proc. 2004.
14. Okhrimchuk A.G., Shestakov A.V. Absorption saturation mechanism for YAG:Cr4+ crystals // Phys. Rev. B. V. 61. ¹ 2. P. 88.
15. Èëüè÷åâ Í.Í., Ãóëÿìîâà Ý.Ñ., ÏàøèíèíÏ.Ï. Ïàññèâíàÿ ìîäóëÿöèÿ äîáðîòíîñòè íåîäèìîâîãî ëàçåðà ñ ïîìîùüþ çàòâîðà íà îñíîâå êðèñòàëëà YAG:Cr4+ // Êâàíò. ýëåêòðîí. 1997. Ò. 24. ¹ 11. C. 1001–1006.
52 “Îïòè÷åñêèé æóðíàë”, òîì 75, ¹ 1, 2008
ÌÅÕÀÍÈÇÌ ÏÐÎÑÂÅÒËÅÍÈß ÏÀÑÑÈÂÍÛÕ ËÀÇÅÐÍÛÕ ÇÀÒÂÎÐÎÂ YAG:V3+ ÏÐÈ ÂÊÐ ÏÐÅÎÁÐÀÇÎÂÀÍÈÈ Â ÊÐÈÑÒÀËËÀÕ KGW:Nd3+
© 2008 ã. © 2007 ã. © 2007 ã.
À. Í. Òèòîâ*; Â. Í. Èâàíîâ*; Â. Í. Âåòðîâ*, êàíä. òåõí. íàóê; Á. À. Èãíàòåíêîâ*; Î. Á. Ñòîðîùóê***, êàíä. òåõí. íàóê; Ë. È. Êðóòîâà*; Ê. Â. Äóêåëüñêèé*, êàíä. òåõí. íàóê; Â. Â. Ìåäîâîëêèí**; Å. Â. Óðáàíîâè÷**; Ä. Â. Èâàíîâ**
*** ÍÈÒÈÎÌ ÂÍÖ “ÃÎÈ èì. Ñ.È. Âàâèëîâà”, Ñàíêò-Ïåòåðáóðã
*** E-mail: antitov@peterlink.ru
*** Ñàíêò-Ïåòåðáóðãñêèé ãîñóäàðñòâåííûé óíèâåðñèòåò èíôîðìàöèîííûõ òåõíîëîãèé, *** ìåõàíèêè è îïòèêè, Ñàíêò-Ïåòåðáóðã
*** ÎÀÎ ÍÏÎ “Êàðàò”
Ïîêàçàíà íåîáõîäèìîñòü ó÷åòà îðèåíòàöèè âåêòîðà ýëåêòðè÷åñêîé íàïðÿæåííîñòè ãåíåðèðóåìîé ñâåòîâîé âîëíû îòíîñèòåëüíî êðèñòàëëîãðàôè÷åñêèõ îñåé ëàçåðíûõ çàòâîðîâ ïðè èõ ðàçðàáîòêå è ýêñïëóàòàöèè. Îïðåäåëåíà çàâèñèìîñòü ýôôåêòèâíîñòè ãåíåðàöèè ðàìàíîâñêîãî ëàçåðà ñ ïîëÿðèçîâàííûì èçëó÷åíèåì â ðåæèìå ïàññèâíîé ìîäóëÿöèè äîáðîòíîñòè îò îðèåíòàöèè âåêòîðà ýëåêòðè÷åñêîé íàïðÿæåííîñòè ãåíåðèðóåìîé ñâåòîâîé âîëíû îòíîñèòåëüíî êðèñòàëëîãðàôè÷åñêèõ îñåé ëàçåðíûõ çàòâîðîâ èç êðèñòàëëà YAG:V3+.
Êîäû OCIS: 140.0140.
Ïîñòóïèëà â ðåäàêöèþ 29.03.2007.
Îäíèì èç ïåðñïåêòèâíûõ ìàòåðèàëîâ äëÿ ìîäóëÿöèè äîáðîòíîñòè ëàçåðîâ, ãåíåðèðóþùèõ â äèàïàçîíå äëèí âîëí 1,0–1,6 ìêì, è â ÷àñòíîñòè, íà äëèíå âîëíû 1,35 ìêì, ÿâëÿþòñÿ êðèñòàëëû YAG:V3+, ïðèìåíÿåìûå â êà÷åñòâå ïàññèâíûõ ëàçåðíûõ çàòâîðîâ. Îäíî èç ãëàâíûõ ïðåèìóùåñòâ èñïîëüçîâàíèÿ êðèñòàëëè÷åñêèõ ïàññèâíûõ ëàçåðíûõ çàòâîðîâ YAG:V3+ – ýòî âîçìîæíîñòü ñîçäàíèÿ íàäåæíîãî êîìïàêòíîãî íèçêîïîðîãîâîãî ëàçåðà ñ áåçîïàñíûì äëÿ çðåíèÿ èçëó÷åíèåì (λ = 1,54 ìêì), êîòîðîå ãåíåðèðóåòñÿ ïóòåì ÂÊÐ-ïðåîáðàçîâàíèÿ, â êðèñòàëëàõ KGW:Nd3+ [1]. Ïàññèâíûå ëàçåðíûå çàòâîðû YAG:V3+ õàðàêòåðèçóþòñÿ âûñîêèì îïòè÷åñêèì êà÷åñòâîì è âûñîêèì êîíòðàñòîì ïðîñâåòëåíèÿ (îêîëî 10).
 ðàáîòå ïðåäñòàâëåíû ðåçóëüòàòû èññëåäîâàíèé ðàìàíîâñêîãî ëàçåðà ñ àêòèâíûì ýëåìåíòîì èç KGW:Nd3+ è ïàññèâíûì ñ çàòâîðîì èç YAG:V3+. Íàñêîëüêî íàì èçâåñòíî, â íàó÷íîé ëèòåðàòóðå îòñóòñòâóþò ñîîáùåíèÿ î çàâèñèìîñòè ìåæäó íàñûùåíèåì ïîãëîùåíèÿ èîíàìè V3+ è îðèåíòàöèåé âåêòîðà ýëåêòðè÷åñêîé íàïðÿæåííîñòè ïðîõîäÿùåé ïîëÿðèçîâàííîé ñâåòîâîé âîëíû îòíîñèòåëüíî êðèñòàëëîãðàôè÷åñêèõ îñåé êðèñòàëëà YAG:V3+ äëÿ äëèíû âîëíû 1,35 ìêì.
Öåëüþ èññëåäîâàíèÿ ÿâëÿåòñÿ îïðåäåëåíèå îñîáåííîñòè ðàáîòû ëàçåðîâ â ðåæèìå ïàññèâíîé ìîäóëÿöèè äîáðîòíîñòè çàòâîðàìè èç YAG:V3+ ïðè ÂÊÐ ïðåîáðàçîâàíèè â çàâèñèìîñòè îò âçàèìíîãî ðàñïîëîæåíèÿ êðèñòàëëîãðàôè÷åñêèõ îñåé êðèñòàëëà YAG:V3+ è âåêòîðà ýëåêòðè÷åñêîé íàïðÿæåííîñòè ãåíåðèðóåìîé âîëíû. Ñõåìà ýêñïåðèìåíòàëüíîé óñòàíîâêè ïîêàçàíà íà ðèñ. 1.
“Îïòè÷åñêèé æóðíàë”, òîì 75, ¹ 1, 2008
Ãåíåðàöèîííûå èññëåäîâàíèÿ ëàçåðà â ðåæèìå
ìîäóëèðîâàííîé äîáðîòíîñòè äëÿ ïîëîñû ãåíåðàöèè KGW:Nd3+ ñ ìàêñèìóìîì íà λ = 1,35 ìêì è ÂÊÐ-ïðåîáðàçîâàíèåì â êðèñòàëëå KGW:Nd3+ â
èçëó÷åíèå ñ λ = 1,54 ìêì ïîêàçàëè ñóùåñòâåííóþ
çàâèñèìîñòü ýôôåêòèâíîñòè ãåíåðàöèè îò óãëà ïîâîðîòà çàòâîðà èç êðèñòàëëà YAG:V3+ âîêðóã îïòè-
÷åñêîé îñè ëàçåðà. Èçëó÷åíèå ëàçåðà ñ àêòèâíûì ýëåìåíòîì èç äâóîñíîãî êðèñòàëëà KGW:Nd3+ ÿâ-
ëÿåòñÿ ïîëÿðèçîâàííûì.
Çàòâîðû, èñïîëüçóåìûå â ýêñïåðèìåíòå, èìåëè
ôîðìó äèñêà, îñü êîòîðîãî ñîâïàäàëà ñ îïòè÷åñêîé
îñüþ çàòâîðà è îïòè÷åñêîé îñüþ ëàçåðà. Îòêëîíå-
íèå îïòè÷åñêîé îñè çàòâîðà è îïòè÷åñêîé îñè ëàçå-
ðà íå ïðåâûøàëî 5′. Çàòâîðû èìåëè íà÷àëüíîå ïðî-
ïóñêàíèå 46% íà äëèíå âîëíû 1,35 ìêì. Íà ðèñ. 2
15
2
3
4
Ðèñ. 1. Îïòè÷åñêàÿ ñõåìà ëàçåðà ñ ïàññèâíîé ìîäóëÿöèåé äîáðîòíîñòè è ÂÊÐ-êîíâåðñèåé. 1 – “ãëóõîå” çåðêàëî ðåçîíàòîðà (λ = 1,067 ìêì AR; λ = 1,351 è 1,54 ìêì AT), r ≈ 1,5 ì; 2 – âûõîäíîå çåðêàëî (λ = 1,067 ìêì AR; λ = 1,351 ìêì AT; λ = 1,54 ìêì, R ≈ 45%), 3 – àêòèâíûé ýëåìåíò èç KGW:Nd3+, 4 – ïàññèâíûé çàòâîð èç YAG:V3+, 5 – èìïóëüñíàÿ ëàìïà íàêà÷êè.
49
Ýíåðãèÿ ãåíåðàöèè, ìÄæ
8
61
4 22
00
40 80 120 Óãîë ïîâîðîòà, ãðàä
Ðèñ. 2. Ýíåðãèÿ èçëó÷åíèÿ íà äëèíå âîëíû
1,54 ìêì â çàâèñèìîñòè îò óãëà ïîâîðîòà çàòâîðà YAG:V3+. Ïîÿñíåíèÿ ñì. â òåêñòå.
ïîêàçàíà çàâèñèìîñòü ýíåðãèè ãåíåðàöèè ðàìàíîâñêîãî ëàçåðà â ðåæèìå ïàññèâíîé ìîäóëÿöèè äîáðîòíîñòè îò óãëà ïîâîðîòà çàòâîðà âîêðóã îïòè÷åñêîé îñè ëàçåðà äëÿ äâóõ òèïîâ êðèñòàëëîãðàôè÷åñêîé îðèåíòàöèè çàòâîðîâ. Ïåðâûé òèï çàòâîðîâ (êðèâàÿ 1) áûë èçãîòîâëåí èç êðèñòàëëà YAG:V3+, âûðàùåííîãî â íàïðàâëåíèè [100] è âûðåçàííîãî òàê, ÷òî îïòè÷åñêàÿ îñü çàòâîðà áûëà ïåðïåíäèêóëÿðíà êðèñòàëëîãðàôè÷åñêîé ïëîñêîñòè (100). Âòîðîé òèï çàòâîðîâ (êðèâàÿ 2) áûë èçãîòîâëåí èç êðèñòàëëà YAG:V3+, âûðàùåííîãî â íàïðàâëåíèè [111] è âûðåçàííîãî òàê, ÷òî îïòè÷åñêàÿ îñü çàòâîðà áûëà ïåðïåíäèêóëÿðíà êðèñòàëëîãðàôè÷åñêîé ïëîñêîñòè (111).
Ýíåðãèÿ ãåíåðàöèè íà äëèíå âîëíû èçëó÷åíèÿ 1,54 ìêì èçìåíÿëàñü â çàâèñèìîñòè îò óãëà ïîâîðîòà çàòâîðà âîêðóã îïòè÷åñêîé îñè îò 3,5 äî 8,5 ìÄæ äëÿ çàòâîðîâ ïåðâîãî òèïà è îò 0,2 äî 2,3 ìÄæ äëÿ çàòâîðîâ âòîðîãî òèïà. Èçìåðåíèÿ ïðîâîäèëèñü â îäèíàêîâûõ óñëîâèÿõ, ïîðîãîâàÿ ýíåðãèÿ íàêà÷êè ñîñòàâëÿëà 4,5 Äæ. Ïîðîã ãåíåðàöèè ëàçåðà íå çàâèñåë îò êðèñòàëëîãðàôè÷åñêîé îðèåíòàöèè çàòâîðà.
Ïåðèîä èçìåíåíèÿ ýíåðãèè èçëó÷åíèÿ â çàâèñèìîñòè îò óãëà ïîâîðîòà çàòâîðà áûë ðàâåí 90° äëÿ çàòâîðîâ ïåðâîãî òèïà è 60° äëÿ çàòâîðîâ âòîðîãî òèïà.
Äàííàÿ çàâèñèìîñòü ýôôåêòèâíîñòè ðàáîòû ðàìàíîâñêîãî ëàçåðà â ðåæèìå ïàññèâíîé ìîäóëÿöèè äîáðîòíîñòè îïðåäåëÿåòñÿ îñîáåííîñòüþ îðèåíòàöèè ïîãëîùàþùåãî äèïîëÿ V3+ â çàòâîðå YAG:V3+. Èîí V3+, “îòâåòñòâåííûé” çà ïîëîñó ïîãëîùåíèÿ ñ ìàêñèìóìîì íà λ = 1,32 ìêì, íàõîäèòñÿ â òåòðàýäðè÷åñêîé ïîçèöèè [2, 3].
Êàê ïîêàçàíî â [4, 5], èîí Cr4+ â êðèñòàëëå YAG:Cr4+ (ðèñ. 3) çàíèìàåò òó æå òåòðàýäðè÷åñêóþ ïîçèöèþ,
50
÷òî è V3+ â êðèñòàëëå YAG:V3+, è îïðåäåëÿåò çíà÷èòåëüíóþ ïîëÿðèçàöèîííóþ çàâèñèìîñòü ëþìèíåñöåíöèè è íàñûùåíèÿ ïîãëîùåíèÿ îò óãëà ïîâîðîòà âåêòîðà ýëåêòðè÷åñêîé íàïðÿæåííîñòè ïðîõîäÿùåãî ñâåòà îòíîñèòåëüíî êðèñòàëëîãðàôè÷åñêèõ îñåé êðèñòàëëà YAG. Äèïîëè Cr4+, îòâå÷àþùèå çà ïîãëîùåíèå íà ðåçîíàíñíîì ïåðåõîäå â êóáè÷åñêîì êðèñòàëëå YAG, ïðàêòè÷åñêè ëèíåéíû (ñå÷åíèÿ ïîãëîùåíèÿ äëÿ π è σ íàïðàâëåíèé ðàçëè÷àþòñÿ â 30 ðàç) è íàïðàâëåíû âäîëü ãëàâíûõ êðèñòàëëîãðàôè÷åñêèõ îñåé [100], [010] è [001]. Cå÷åíèÿ ïîãëîùåíèÿ âñåõ òðåõ îðòîãîíàëüíî íàïðàâëåííûõ ãðóïï äèïîëåé ñîâïàäàþò ïî âåëè÷èíå è ðàçëè÷àþòñÿ òîëüêî ïî íàïðàâëåíèþ äèïîëåé.
Ñõåìà ýíåðãåòè÷åñêèõ óðîâíåé äèïîëÿ Cr4+ ðàññìàòðèâàåòñÿ â ïðèáëèæåíèè ñèëüíîãî êðèñòàëëè÷åñêîãî ïîëÿ äëÿ ñëó÷àÿ D2d òî÷å÷íî-ãðóïïîâîé ñèììåòðèè. Ýòî ïîçâîëÿåò îáúÿñíèòü çàâèñèìîñòü ýôôåêòèâíîñòè ïðîñâåòëåíèÿ ïîëîñ ïîãëîùåíèÿ îò óãëà ïîâîðîòà çàòâîðà îòíîñèòåëüíî ïëîñêîñòè ïîëÿðèçàöèè èçëó÷åíèÿ [4].
 ðàáîòå [5] ïðåäñòàâëåíà çàâèñèìîñòü ýíåðãèè ãåíåðàöèè ëàçåðà ñ ïîëÿðèçîâàííûì èçëó÷åíèåì è ïàññèâíîé ìîäóëÿöèåé äîáðîòíîñòè íà äëèíå âîëíû 1,06 ìêì îò óãëà ïîâîðîòà çàòâîðà âîêðóã îñè ëàçåðà. Ìîäóëÿöèÿ äîáðîòíîñòè îñóùåñòâëÿëàñü ñ ïîìîùüþ çàòâîðà èç êðèñòàëëà YAG:Cr4+. Õàðàêòåð êðèâîé è ïåðèîä èçìåíåíèÿ ýíåðãèè ãåíåðàöèè â çà-
[100]
π i=1 σ
i=2 σ π [010]
Åpump
i=3 σ
π
S4
[001]
π Cr4+ σ
O2–
Ðèñ. 3. Ñòðóêòóðíàÿ ñõåìà öåíòðà Cr4+ è òðè òèïà åãî îðèåíòàöèè â êðèñòàëëå YAG. π, σ – îñü è ïëîñêîñòü ëîêàëüíîé ñèììåòðèè öåíòðà V3+. Îñü π ïàðàëëåëüíà îñè ëîêàëüíîé ñèììåòðèè S4, σ ïåðïåíäèêóëÿðíà îñè ëîêàëüíîé ñèììåòðèè S4 [4].
“Îïòè÷åñêèé æóðíàë”, òîì 75, ¹ 1, 2008
Ðèñ. 4. Îáúåìíàÿ ñõåìà íàëîæåíèÿ òðåõ òèïîâ ïîãëîùàþùèõ äèïîëåé V3+, íàõîäÿùèõñÿ â òåòðàýäðè÷åñêîé ïîçèöèè â êðèñòàëëå YAG:V3+. Íàïðàâ-
ëåíèÿ ñ ìàêñèìàëüíûì ñå÷åíèåì ïîãëîùåíèÿ
äèïîëåé ñîâïàäàþò ñ êðèñòàëëîãðàôè÷åñêèìè îñÿ-
ìè êðèñòàëëà.
Ðèñ. 5. Ïðîåêöèÿ îáúåìíîé ñõåìû ïîãëîùàþùèõ äèïîëåé, ïîêàçàííîé íà ðèñ. 4, íà êðèñòàëëîãðàôè÷åñêóþ ïëîñêîñòü (100).
âèñèìîñòè îò óãëà ïîâîðîòà çàòâîðà ñîâïàäàåò ñ
àíàëîãè÷íîé çàâèñèìîñòüþ äëÿ çàòâîðà ïåðâîãî òèïà èç êðèñòàëëà YAG:V3+, ïîêàçàííîé íà ðèñ. 2
(êðèâàÿ 1). Ìîæíî ïðåäïîëîæèòü, ÷òî èîí V3+ â òåòðàýäðè-
÷åñêîé ïîçèöèè êðèñòàëëà YAG:V3+ èìååò òå æå
îñîáåííîñòè ðàñïîëîæåíèÿ ïîãëîùàþùèõ äèïîëåé, ÷òî è èîí Cr4+ â êðèñòàëëå YAG:Cr4+. ×òîáû îáúÿñ-
íèòü ðàçëè÷èÿ â õàðàêòåðå çàâèñèìîñòåé ýíåðãèè
ãåíåðàöèè ðàìàíîâñêîãî ëàçåðà â ðåæèìå ïàññèâ-
íîé ìîäóëÿöèè äîáðîòíîñòè äëÿ äâóõ òèïîâ çàòâîðîâ YAG:V3+ (ðèñ. 2), ìîæíî îáðàòèòüñÿ ê îáúåì-
íîé êàðòèíå, ïîêàçûâàþùåé íàëîæåíèå òðåõ ãðóïï ïîãëîùàþùèõ äèïîëåé V3+, â êðèñòàëëå YAG:V3+.
Íàïðàâëåíèÿ ñ ìàêñèìàëüíûì ñå÷åíèåì ïîãëîùå-
íèÿ äèïîëåé ñîâïàäàþò ñ êðèñòàëëîãðàôè÷åñêèìè îñÿìè [100], [010] è [001] êðèñòàëëà YAG:V3+.
Èçìåíåíèå ýôôåêòèâíîñòè ãåíåðàöèè â ðåæèìå
ìîäóëÿöèè äîáðîòíîñòè è ïåðèîäà öèêëà èçìåíå-
íèÿ ýíåðãèè ãåíåðàöèè îò óãëà ïîâîðîòà çàòâîðà
ìîæíî îáúÿñíèòü ñðàâíåíèåì ïðîåêöèé îáúåìíîé ñõåìû ïîãëîùàþùèõ äèïîëåé V3+ â êðèñòàëëå YAG:V3+ (ðèñ. 4) íà êðèñòàëëîãðàôè÷åñêèå ïëîñêî-
ñòè (100) (ðèñ. 5) è (111) (ðèñ. 6).
Äëÿ ñëó÷àÿ ïðîåêöèè íà êðèñòàëëîãðàôè÷åñêóþ
ïëîñêîñòü (111) (ðèñ. 6) ìàêñèìóì ñå÷åíèÿ ïîãëî-
ùåíèÿ äèïîëÿ ñîñòàâëÿåò 2/3 îò âåëè÷èíû ìàêñèìóìà ñå÷åíèÿ ïîãëîùåíèÿ äèïîëÿ äëÿ ñëó÷àÿ ïðî-
åêöèè íà êðèñòàëëîãðàôè÷åñêóþ ïëîñêîñòü (100).
Ðèñ. 6. Ïðîåêöèÿ îáúåìíîé ñõåìû ïîãëîùàþùèõ äèïîëåé, ïîêàçàííîé íà ðèñ. 4, íà êðèñòàëëîãðàôè÷åñêóþ ïëîñêîñòü (111).
Óìåíüøåíèå ïðîåêöèè ñå÷åíèÿ ïîãëîùåíèÿ äèïîëÿ ïðèâîäèò ê óìåíüøåíèþ êîíòðàñòà çàòâîðà, à ñëåäîâàòåëüíî, ñíèæàåò ýôôåêòèâíîñòü ãåíåðàöèè â ðåæèìå ìîäóëÿöèè äîáðîòíîñòè. Íà ðèñ. 5 è 6 âèäíî, ÷òî ïåðèîä ïîâòîðåíèÿ ìàêñèìóìîâ ñå÷åíèÿ ïîãëîùåíèÿ â çàâèñèìîñòè îò óãëà ïîâîðîòà çàòâîðà äëÿ ïðîåêöèè íà êðèñòàëëîãðàôè÷åñêóþ ïëîñêîñòü (111) ñîñòàâëÿåò 60°, à äëÿ ïðîåêöèè íà êðèñòàëëîãðàôè÷åñêóþ ïëîñêîñòü (100) – 90°.
“Îïòè÷åñêèé æóðíàë”, òîì 75, ¹ 1, 2008
51
Âûâîäû
1. Îïðåäåëåíà çàâèñèìîñòü ýôôåêòèâíîñòè ãåíåðàöèè ðàìàíîâñêîãî ëàçåðà ñ ïîëÿðèçîâàííûì èçëó÷åíèåì â ðåæèìå ïàññèâíîé ìîäóëÿöèè äîáðîòíîñòè îò îðèåíòàöèè âåêòîðà ýëåêòðè÷åñêîé íàïðÿæåííîñòè ãåíåðèðóåìîé ñâåòîâîé âîëíû îòíîñèòåëüíî êðèñòàëëîãðàôè÷åñêèõ îñåé êðèñòàëëà YAG:V3+, èñïîëüçóåìîãî äëÿ ïàññèâíûõ ëàçåðíûõ çàòâîðîâ.
2.  ðàìêàõ ïðåäñòàâëåíèé äèïîëüíîé ìîäåëè èîíà V3+ îïðåäåëåíà îïòèìàëüíàÿ îðèåíòàöèÿ êðèñòàëëîãðàôè÷åñêèõ îñåé êðèñòàëëà YAG:V3+, ïðèìåíÿåìîãî â êà÷åñòâå ïàññèâíîãî çàòâîðà, îòíîñèòåëüíî âåêòîðà ýëåêòðè÷åñêîé íàïðÿæåííîñòè ïðîõîäÿùåé ñâåòîâîé âîëíû, îáåñïå÷èâàþùàÿ ìàêñèìóì ñå÷åíèÿ ïîãëîùåíèÿ äèïîëÿ V3+.
3. Èñïîëüçîâàíèå ïîëó÷åííûõ ðåçóëüòàòîâ ïîçâîëèëî ïîâûñèòü ýíåðãèþ ãåíåðàöèè ðàìàíîâñêîãî ëàçåðà íà äëèíå âîëíû èçëó÷åíèÿ 1,54 ìêì â 2,5 ðàçà.
Òàêèì îáðàçîì, ïðè ðàçðàáîòêå è þñòèðîâêå ëàçåðîâ ñ ïîëÿðèçîâàííûì èçëó÷åíèåì è ìîäóëÿöèåé äîáðîòíîñòè, îñóùåñòâëÿåìîé ñ ïîìîùüþ êðèñòàëëè÷åñêèõ ïàññèâíûõ ëàçåðíûõ çàòâîðîâ, íåîáõîäèìî ó÷èòûâàòü çàâèñèìîñòü ýôôåêòèâíîñòè ãåíåðà-
öèè ëàçåðà îò îðèåíòàöèè âåêòîðà ýëåêòðè÷åñêîé íàïðÿæåííîñòè ãåíåðèðóåìîé ñâåòîâîé âîëíû îòíîñèòåëüíî êðèñòàëëîãðàôè÷åñêèõ îñåé êðèñòàëëîâ, èç êîòîðûõ èçãîòîâëåíû ïàññèâíûå ëàçåðíûå çàòâîðû.
ËÈÒÅÐÀÒÓÐÀ
11. Merczyk Z., Frukacz Z. YAG:V3+ New passive Q-switch for lasers generating radiation within near infrared range // Opto-electronics review. 1999. V. 4. ISSN. 1230–3402.
12. Krutova L.I., Kulagin N.A., Sandulenko V.A. Absorption and luminescence spectra of octahedral and tetrahedral V3+ // Proc. of the IX Symposium on spectroscopy of ñrystals doped with R-E and TM. Leningrad, 1990. P. 81.
13. Ivanov V.N., Sandulenko A.V., Sandulenko V.A., Mochalov I.V., Ustyugov V.I., Novikov G.E., Kang Uk-Song, Lee Kyeong-Hee. 1,32 μm YAG:Nd Q-switch laser with YAG:V3+ passive shutter // SPIE. Proc. 2004.
14. Okhrimchuk A.G., Shestakov A.V. Absorption saturation mechanism for YAG:Cr4+ crystals // Phys. Rev. B. V. 61. ¹ 2. P. 88.
15. Èëüè÷åâ Í.Í., Ãóëÿìîâà Ý.Ñ., ÏàøèíèíÏ.Ï. Ïàññèâíàÿ ìîäóëÿöèÿ äîáðîòíîñòè íåîäèìîâîãî ëàçåðà ñ ïîìîùüþ çàòâîðà íà îñíîâå êðèñòàëëà YAG:Cr4+ // Êâàíò. ýëåêòðîí. 1997. Ò. 24. ¹ 11. C. 1001–1006.
52 “Îïòè÷åñêèé æóðíàë”, òîì 75, ¹ 1, 2008