Лазерный мир

Ученые из МГТУ имени Баумана совместно с Миланским политехническим институтом создали лазер, работающий в среднем ИК-диапазоне, на основе монокристалла селенида кадмия с хромом. Такие лазеры позволят эффективнее решать задачи в области зондирования атмосферы, в системах высокоточной спектроскопии и лазерной хирургии. Работа поддержана РНФ в рамках президентской программы исследовательских проектов, а результаты опубликованы в Optical Materials Express издательства OSA Publishing. Кратко о работе рассказывает пресс-релиз РНФ.

Thermo-optical and lasing characteristics of Cr2+-doped CdSe single crystal as tunable coherent source in the mid-infrared

We report on a comprehensive characterization of Cr2+-doped CdSe single crystal as an efficient active material for tunable laser applications in the mid-infrared spectral region. Optical gain, thermo-optical behavior, power efficiency, scalability and wavelength tunability have been thoroughly investigated. Using an antireflection-coated crystal pumped by a Tm-fiber laser at at 1.94 μm, 1-W CW output power and 50% slope efficiency at 2.65 μm emission wavelength have been obtained in a diffraction-limited output beam. An output peak power of 2.5 W has been achieved without significant beam distortion in a quasi-CW regime. Exploiting an intra-cavity diffraction grating in a Littrow configuration, a maximum tuning range of 900 nm from 2.22 to 3.12 μm, limited by the finite bandwidth of resonator components, has been demonstrated with an uncoated crystal.
https://www.osapublishing.org/ome/abstract.cfm?uri=ome-7-11-3815

«Мы решаем проблемы по созданию твердотельных лазеров среднего инфракрасного диапазона. Чтобы лазеры стали эффективными и надежными, необходимо улучшить свойства лазерных кристаллов, в частности, преодолеть высокую степень отражения лазерного излучения от их рабочих поверхностей и снять другие вопросы», – рассказывает Владимир Лазарев, кандидат технических наук, доцент, начальник лаборатории стабилизированных лазерных систем Научно-образовательного центра «Фотоника и ИК-техника» МГТУ им. Н.Э. Баумана.

Решая эти проблемы, коллектив лаборатории Лазарева с итальянскими коллегами создал эффективный перестраиваемый (меняющий длину волны излучения) лазер на основе монокристалла селинида кадмия с добавлением ионов хрома (Cr:CdSe). Темно-серые соединения селенида кадмия обычно используются в различных областях техники, включая изготовление фотосопротивлений для солнечных батарей и окон для приборов ИК-техники, особое место в современных исследованиях занимают наночастицы из селенида кадмия, обладающего способностью к свечению. По словам ученых, лазеры на таких кристаллах – наиболее перспективные и еще не дошедшие до коммерческого применения устройства. Газовые лазеры громоздки и токсичны, углекислотные лазеры имеют большую длину волны, а отечественная технология для разработки квантово-каскадных лазеров еще далека от совершенства. К тому же, трудность состоит в получении импульсов высокой энергии, поэтому исследователи используют относительно новый класс лазеров на кристаллах.

В результате экспериментов лазер на основе кристалла селенида кадмия с хромом продемонстрировал непрерывную генерацию с мощностью в 1 Ватт, достаточной для проведения важнейших хирургических операций, приемлемой для инфракрасного лазера длиной волны около 2,65 микрометров и с эффективностью (КПД) 50 %.

«В настоящее время разрабатываются новые лазерные источники среднего ИК-диапазона. Особенностью данного диапазона является наличие множества характерных колебательно-вращательных линий молекул, наличие сильных линий поглощения воды, что открывает широкие перспективы применения лазеров для создания лидаров для экологического мониторинга атмосферы на наличие вредных примесей, газоанализаторов для детектирования взрывчатых веществ, а также для диагностики утечек природного газа и нефти из трубопроводов и нужд лазерной хирургии и медицинской диагностики», – отмечает Владимир

Источник: http://polit.ru/news/2017/11/17/ps_rnf/