VIN HN LM KHOA HC V CễNG NGH VIT NAM VIN HN LM KHOA HC V CễNG NGH VIT NAM VIN VT Lí ---------------VIN VT Lí ---------------- NGUYN VN HO NGUYN VN HO NGHIấN CU NG HC V CễNG NGH CA LASER RN Cr3+:LiSAF C BM BNG LASER BN DN NGHIấN CU NG HC V PHT TRIN CễNG NGH CA NHOT TIN CHT S VT LíTP Cr3+ LASERLUN RN VI PHA C BM BNG LASER BN DN LUN N TIN S VT Lí H Ni - 2015 VIN HN LM KHOA HC V CễNG NGH VIT NAM VIN VT Lí ---------------- H Ni - 2014 NGUYN VN HO VIN HN LM KHOA HC V CễNG NGH VIT NAM VIN VT Lí NGHIấN CU NG HC---------------V CễNG NGH CA LASER RN Cr3+:LiSAF C BM BNG LASER BN DN LUN N TIN S HO VT Lí NGUYN VN Chuyờn ngnh: Quang hc Mó s: 62 44 01 09 NGI HNG DN KHOA HC NGHIấN CU NG HC V PHT TRIN CễNG NGH CA 1. GS. TS. Nguyn i Hng LASER RN VI HOT CHT PHA TP Cr3+ C BM 2. PGS. TS.LASER NguynBN Th DN Bỡnh BNG H Ni - 2015 LI CAM OAN Tụi xin cam oan õy l cụng trỡnh nghiờn cu ca riờng tụi di s hng dn khoa hc ca GS.TS. Nguyn i Hng v PGS.TS. Nguyn Th Bỡnh. Cỏc s liu, kt qu nờu lun ỏn l trung thc v cha c cụng b bt c lun ỏn hoc cụng trỡnh no khỏc. Tỏc gi lun ỏn Nguyn Vn Ho Lời cảm ơn Lun ỏn ny c thc hin v hon thnh ti Trung tõm in t hc Lng t, Vin Vt lý, Vin Hn lõm Khoa hc v Cụng ngh Vit Nam di s hng dn khoa hc ca GS.TS. Nguyn i Hng v PGS.TS. Nguyn Th Bỡnh. Trc ht, tụi xin by t lũng bit n vụ cựng sõu sc n hai Thy hng dn, c bit l GS.TS. Nguyn i Hng, ngi Thy trc tip dn dt, ch bo tn tỡnh v to mi iu kin thun li nht cho tụi sut thi gian thc hin lun ỏn ny. Tụi cng xin cm n Ban lónh o v Phũng sau i hc - Vin Vt lý ó giỳp , to iu kin cho tụi thc hin bn lun ỏn ny. Tụi xin trõn trng cm n Ban lónh o Khoa Vt lý & Cụng ngh, Trng i hc Khoa hc, i hc Thỏi Nguyờn v cỏc ng nghip Khoa vỡ s giỳp nhit thnh v to mi iu kin thun li nht cho tụi. Nu khụng cú s giỳp ú, chc hn tụi khú cú th hon thnh bn lun ỏn ny. Tụi xin chõn thnh cm n tt c cỏc Cụ, cỏc Chỳ, cỏc Anh, cỏc Ch v cỏc bn Trung tõm in t lng t, c bit l cỏc Anh, Em nhúm Photonics vỡ s cng tỏc v giỳp rt hiu qu tụi hon thnh bn lun ỏn ny. Tụi xin ghi nh lũng tt, s hp tỏc v s giỳp ca tt c cỏc Cụ Chỳ, cỏc Anh Ch v cỏc bn. Tụi xin gi li cm n sõu sc ti cỏc cỏn b nghiờn cu, c bit l GS. Antonio Agnesi ó tn tỡnh giỳp v to mi iu kin cho tụi hon thnh tt cụng vic ca mỡnh ln i thc sinh ti Phũng thớ nghim Cỏc ngun laser, Khoa in t, Mỏy tớnh v K thut Y - Sinh, i hc Pavia, Italia. Cui cựng, tụi c bit cm n v, nhng ngi thõn gia ỡnh ca tụi vỡ s yờu thng, tin tng v s c v, ng viờn tụi hon thnh bn lun ỏn ny. MC LC Li cam oan Li cm n DANH MC CC Kí HIU V CH VIT TT .iii DANH MC CC BNG BIU V HèNH V . vi M U . CHNG 1: LASER RN Cr:LiSAF 1.1. S phỏt trin ca laser rn Cr:colquiriite 1.2. Tinh th laser Cr:LiSAF . 1.2.1. Cu trỳc tinh th LiSAF . 1.2.2. Cỏc mc nng lng ca ion Cr3+ colquiriite . 10 1.2.3. Cỏc tớnh cht quang ca ion Cr3+ cỏc colquiriite 11 1.3. Bung cng hng laser Cr:LiSAF 15 1.3.1. Bung cng hng laser bng rng . 15 1.3.2. Bung cng hng laser bng hp . 15 1.4. Ngun bm cho laser rn 21 1.4.1. Bm b ng en 22 1.4.2. Bm b ng laser diode 22 1.5. Kt lun chng . 26 CHNG 2: NGHIấN CU NG HC LASER RN Cr:LiSAF C BM . 27 2.1. H phng trỡnh tc a bc súng . 28 2.2. Nghiờn cu ng hc laser Cr:LiSAF bng rng s dng h phng trỡnh tc 31 2.2.1. Nghiờn cu dao ng hi phc v quỏ BCH ca laser rn Cr:LiSAF 33 2.2.2. Nghiờn cu tin trỡnh ph - thi gian phỏt x laser Cr:LiSAF . 41 2.3. ng hc ph laser rn Cr:LiSAF bng hp . 44 2.4. Kt lun chng . 47 CHNG 3: NGHIấN CU NG HC LASER RN Cr:LiSAF Q-SWITCHING 49 3.1. t . 49 3.2. Mụ hỡnh lý thuyt laser rn Q-switching th ng bng cht hp th bóo hũa 51 3.2.1. Nguyờn lý hot ng 51 3.2.2. Thit lp h phng trỡnh tc a bc súng cho laser Q-switching . 52 3.2.3. Phng phỏp gii h phng trỡnh tc a bc súng cho laser Cr . 54 i 3.3. ng hc laser rn Cr:LiSAF Q-switching th ng ch hot ng laser . 56 3.3.1. S hỡnh thnh v tin trỡnh ph - thi gian ca xung laser Cr:LiSAF Q- 56 3.3.2. nh hng ca hp th ban u Na0 ca Cr:YSO lờn tin trỡnh ph- 58 3.3.3. nh hng ca cụng sut bm lờn cỏc c trng xung laser 60 3.3.4. nh hng ca h s phn x gng 63 3.4. ng hc laser Cr:LiSAF Q-switching th ng bng cht hp th bóo hũa 65 3.4.1. Tin trỡnh ph-thi gian ca xung laser Cr:LiSAF Q-switching th ng . 65 3.4.2. Laser Cr:LiSAF Q-switching bng hp v iu chnh bc súng . 67 3.5. Kt lun chng . 69 CHNG 4: NGHIấN CU V PHT TRIN CC BUNG CNG HNG GP 71 4.1. Thit k BCH laser nh s dng mụ hỡnh chựm Gauss ABCD 72 4.1.1. Bung cng hng laser Cr:LiSAF . 72 4.1.2. Cỏc yu t quang sai 73 4.1.3. iu kin n nh BCH v tiờu chun bự tr quang sai 74 4.2. Phõn tớch tớnh n nh ca BCH laser Cr:LiSAF 75 4.2.1. Vựng n nh th nht . 76 4.2.2. Vựng n nh th hai . 78 4.2.3. Thit k BCH cho laser khúa mode th ng bng cht hp th bóo hũa . 81 4.3. Nghiờn cu thc nghim h laser Cr: LiSAF liờn tc c bm bng laser diode 85 4.3.1. Gng v tinh th laser 85 4.3.2. Ngun bm v cu hỡnh bm . 86 4.3.3. c trng cụng sut, hiu sut v ph ca laser Cr:LiSAF liờn tc 90 4.3.4. Thc nghim h laser Cr:LiSAF iu chnh liờn tc bc súng . 94 4.4. Nghiờn cu cỏc c trng hot ng ca laser rn Cr:LiSAF c bm liờn tc 97 4.4.1. c trng cụng sut, hiu sut v ngng laser theo tớnh toỏn lý thuyt 98 4.4.2. Laser Cr:LiSAF bng hp iu chnh bc súng vi mt lng kớnh . 100 4.5. Kt lun chng . 101 KT LUN CHUNG 103 DANH MC CC CễNG TRèNH KHOA HC CễNG B S DNG TRONG 105 DANH MC CC CễNG TRèNH KHOA HC CễNG B M NCS THAM 106 TI LIU THAM KHO . 108 PH LC .I ii DANH MC CC Kí HIU V CH VIT TT Cỏc ký hiu: Ii ( i ) Cng laser bc súng i [cm-2às-1] i Bc súng laser [nm] Ng Mt tớch ly trng thỏi kớch thớch ca mụi trng laser [cm-3] N Mt ion ton phn ca mụi trng laser [cm-3] N0 Mt tớch ly trng thỏi c bn ca mụi trng laser [cm-3] Rp Tc bm trờn mt n v th tớch [cm-3às-1] Pp Cụng sut bm bc súng bm [W] p Bc súng bm [nm] rp Bỏn kớnh vt bm [cm] p rng xung bm [às] g Thi gian sng hunh quang ca mụi trng laser [às] a Thi gian sng hunh quang ca cht hp th bóo hũa [às] c Thi gian sng ca photon BCH [às] Tr Thi gian i li ca photon BCH [às] lg di mụi trng laser [cm] la di ca cht hp th bóo hũa [cm] L Chiu di BCH [cm] ng Chit sut ca mụi trng laser na Chit sut ca mụi trng cht hp th bóo hũa Mt mỏt bung cng hng Cỏc mt mỏt khỏc hp th, tỏn x v nhiu x . R1 H s phn x ca gng M1 bc súng laser (R1= 1) R2 H s phn x ca gng bc súng laser r Bỏn kớnh cong ca gng cu Toc truyn qua ca gng [mm] iii i Hng s c trng cho bc x t phỏt bc súng i, [cm.s-2] gai (i) Tit din hp th ca mụi trng laser i [cm2] gei(i) Tit din phỏt x cng bc ca mụi trng laser i [cm2] p Tit din phỏt x hp th ca mụi trng laser ti p [cm2] Na0 Mt tớch ly ton phn ca cht hp th bóo hũa [cm-3] T0 truyn qua ban u ca cht hp th bóo hũa [%] Na Mt tớch ly trng thỏi c bn ca cht hp th bóo hũa [cm-3] a1i (i ) Tit din hp th trng thỏi c bn ca cht hp th bóo hũa [cm ] i a 2i (i ) Tit din hp th trng thỏi kớch thớch ca cht hp th bóo [cm ] hũa i ( a2i = ESA ) H s hp th ca mụi trng laser bc súng bm p [cm-1] d dy tm BF [mm] n0 Chit sut ca tia thng tm BF ne Chit sut ca tia d thng tm BF Gúc gia tia khỳc x tm BF v trc quang hc [o] lch pha gia tia thng v d thng trờn mi tm BF [o] T() truyn qua ca tm BF Gúc gia trc quang hc v b mt ca tm BF [o] A Gúc quay ca tm BF (gúc iu chnh) [o] Eout Nng lng laser [àJ] Ep Nng lng bm [àJ] Ni Mt tớch ly cao nht ca mụi trng laser [cm-3] Nf Mt tớch ly thp nht ca mụi trng laser [cm-3] Bỏn kớnh chựm Gauss BCH [m] Na Mt tớch ly ca cht hp th bóo hũa trng thỏi c bn [cm-3] Nea Mt tớch ly ca cht hp th bóo hũa trng thỏi kớch [cm-3] thớch iv Ngt Mt tớch ly ng vi giỏ tr cc i xung laser [cm-3] Gúc ti gng cu M1 [o] Gúc ti gng cu M2 [o] Gúc ti gng cu M3 [o] Pth Cụng sut ngng laser [mW] p Eo chựm bm tinh th laser [m] c Eo chựm laser tinh th laser [m] Cỏc ch vit tt: BCH Bung cng hng BF Phin lc lng chit (Birefringent filter) Q-switching Bin iu phm cht bung cng hng Colquiriite H cỏc cht nn fluoride (LiSAF, LiCAF v LiSGAF) LD Laser diode ESA Hp th trng thỏi kớch thớch (Excited-State Absorption) KLM Khúa mode bng hiu ng Kerr quang hc (Kerr Lens Mode-locking) SESAM Gng bỏn dn hp th bóo hũa (Semiconductor Saturable Absorber Mirrors) v DANH MC CC BNG BIU V HèNH V Danh mc cỏc Bng biu Trang Bng 1.1 So sanh cac tham sụ laser va quang phụ cua cac mụi trng 14 Bng 1.2 Cỏc mụi trng laser rn v ngun bm bng laser diode. 23 Bng 2.1 Cỏc tham s s dng tớnh toỏn ng hc . 32 Bng 3.1 Cỏc tham s s dng cho tớnh toỏn ng hc laser Cr:LiSAF 56 Danh mc cỏc Hỡnh v Hỡnh 1.1 Cu trỳc tinh th LiSAF v LiCAF 10 Hỡnh 1.2 Gin cỏc mc nng lng ca ion Cr3+ 11 Hỡnh 1.3 Ph hp th v hunh quang ca Cr3+:LiSAF v Cr3+:LiCAF 12 Hỡnh 1.4 Ph hp th v hunh quang ca Cr3+:LiSGAF 13 Hỡnh 1.5 Gin BCH laser Cr:LiSAF bng rng 16 Hỡnh 1.6 S BCH laser Cr:LiSAF bng hp s dng cỏch t 17 Hỡnh 1.7 Gin BCH laser Cr:LiSAF bng hp s dng cỏch 18 Hỡnh 1.8 S cu hỡnh BCH laser Cr:LiSAF bng hp s 19 Hỡnh 1.9 Cu hỡnh bung cng hng laser Cr:LiSAF bng hp 20 Hỡnh 1.10 Thanh laser rn c bm ngang v dc bi diode 25 Hỡnh 1.11 Cỏc cu hỡnh bung cng hng laser Cr:LiSAF 26 Hỡnh 2.1 Cu hỡnh ca laser rn Cr:LiSAF c bm bng LD 30 Hỡnh 2.2 Tin trỡnh ph - thi gian phỏt x laser Cr:LiSAF 33 Hỡnh 2.3 Cng laser Cr:LiSAF phỏt theo thi gian ph thuc 35 vi switched solid-state Cr3+:LiSAF laser, Computational Methods in Science and Technology, Special Issue (2) (Scientific Publishers own-Poznan, PAN, Poland, ISSN 1505-0602), pp. 27-31. 127. Nguyen Van Hao, Nguyen Trong Nghia, Ngo Khoa Quang and Nguyen Dai Hung (2010), Resonator transients of all solid-state Cr:LiSAF and Nd:YVO4 lasers generation of single short laser pulse. Computational Methods in Science and Technology, Special Issue (2) (Scientific Publishers own-Poznan, PAN, Poland, ISSN 1505-0602), pp. 39-45. 128. Nguyen Van Hao, Pham Hong Minh, Pham Van Duong, Nguyen The Binh, and Nguyen Dai Hung (2014), Numerical investigations of laser diode end-pumped solid-state Cr:LiSAF lasers passively Q-switched with Cr:YSO crystal, Communication in Physics Vol. 24, No. 3S2, pp. 71-84. 129. Nguyen Van Hao, Pham Van Duong, Pham Hong Minh, Do Quoc Khanh, and Antonio Agnesi (2014), Design research and development of folded 4-mirror resonators for diode end-pumped solid-state Cr:LiSAF lasers, Communication in Physics Vol. 24, No. 3S2, pp. 109-120. 130. Paschotta R. and Keller U. (2007), Passively mode-locked solid-state lasers, in Solid-State Lasers and Applications (ed. A. Sennaroglu), CRC Press, Boca Raton, FL, Chapter 7, pp. 259318 131. Paschotta R. et al.(1999), Progress on all-solid-state passively mode-locked ps and fs lasers, Proc. SPIE 3616, 2. 132. Payne S. A. et al. (1989), Optical spectroscopy of new laser materials, Journal of Luminescence 44, pp. 167- 167, North-Holland, Amsterdam. 133. Payne S. A., Chase L. L. et al. (1989), Laser performance of LiSAlF6:Cr3+, J. Appl. Phys., vol. 66, pp. 1051-1056. 134. Payne S. A., Chase L. L. et al. (1988), LiCaAlF6:Cr3+: a promising new solid-state laser material, IEEE J. Quantum Electron. 24, 22432252. 135. Penzkofer, A. Wittmann M. et al. (1996), Kerr lens effects in a folded-cavity fourmirror linear resonator, Optical and Quantum Electronics, 28 (4): pp. 423-442. 136. Pestryakov E. V., Petrov V. V. et al. (1998), Ultrabroadband Active Media for Generation of Ultrashort Optical Pulses, Laser Physics 8, 612. 137. Peter W. Milonni, Joseph H. Eberly (2010), Laser physics, Published by John Wiley & Sons, Inc., Hoboken, New Jersey, p. 282 294. 138. Pham H. Minh, Doan H. Son, Do Q. Hoa, P. Brechignac, N. Dai Hung (2004), "Spectral and temporal characteristics of picosecond quenching-cavity solid-state dye lasers", Advances in photonics and applications, IWPA (5-8 April 2004. Hanoi, Vietnam), pp. 318-322. 115 139. Prasankumar R. P., Hirakawa Y., Kowalevicz A. M. J. et al. (2003), "An extended cavity femtosecond Cr:LiSAF laser pumped by low cost diode lasers," Opt. Express 11, 1265-1269. 140. Preuss D. R. and Gole J. L. (1980), "Three-stage birefringent filter tuning smoothly over the visible region: theoretical treatment and experimental design," Appl. Opt. 19, 702-710. 141. Qu Jinjie (1979), Physical Optics (The National Defence Industrial Press, Beijing, China). 142. Ricardo Elgul Samad (2006), Development of a Cr:LiSAF ultrashort pulses Amplifier for a high power hydrid laser system, Doctoral Thesis, Sao Paulo. 143. Ricardo Elgul Samad, Sonia Licia Baldochi, et al. (2007), 30 W Cr:LiSrAlF6 ashlamp-pumped pulsed laser, Optics Letters, Vol. 32, No. 1, pp.50-53. 144. Richard S. (2002), Introduction to laser diode dumped solid state laser, SPIE. 145. Rotermund F. et al. (2012), Mode-locking of solid-state lasers by single-walled carbon-nanotube based saturable absorbers, Quantum Electronics 42, p. 663. 146. Roth P. W. et al. (2009), Directly diode-laser-pumped Ti:sapphire laser, Opt. Lett. 34, pp. 33343336. 147. Roth P. W. et al. (2011), Direct diode-laser pumping of a mode-locked Ti:Sapphire laser, Opt. Lett. 36, pp. 304306. 148. Sadao Uemura and Kenji Torizuka (2000), Generation of 10 fs pulses from a diode pumped Kerr lens modelocked Cr: LiSAF laser, Jpn. J. Appl. Phys. 39, 3472-3473. 149. Sakadi S. et al. (2008), Multiphoton microscopy with a low-cost and highly efficient Cr:LiCAF laser, Opt. Express 16, pp. 2084820863. 150. Saled B. E. A. Teich & M. C. (1991), Fundamentals of Photonics, Part 2, J. W. Goodman Press. 151. Samad R. E., Nogueira G. E. C., et al. (2006), Development of a flashlamp pumped Cr: LiSAF laser operating at 30Hz, Applied Optics, Vol. 45, No. 14. 152. Samtleben T. A., Hulliger J. (2005), LiCaAlF6 and LiSrAlF6: tunable solid state laser host materials, Optics and Lasers in Engineering 43, pp. 251262. 153. Schafer F. P. (1980), Dye lasers, 3nd Editor (Springer-Verlag) 154. Schaffers K. I. and Keszler D. A. (1991), Structure of LiSrAlF6, Acta Cryst. C47, pp. 18-20. 155. Scheps R. (1991), "Cr:LiCaAlF6 laser pumped by visible laser diodes," IEEE J. Quantum Electron. 27, 1968-1970. 156. Scheps R. (1991), "Diode-pumping of tunable Cr-doped lasers," in SPIE Solid State Lasers (SPIE). 116 157. Scheps R. (1992), "Cr-doped solid state lasers pumped by visible laser diodes," Opt. Mater. 1, 19. 158. Scheps R. (1992), "Laser Diode Pumped Cr:LiSrGaF6 Laser," IEEE Photonic. Tech. L. 4, 548-550. 159. Scheps R., Gately B. M., Myers J. F., et al. (1990), "Alexandrite Laser Pumped by Semiconductor Lasers," Appl. Phys. Lett. 56, 2288-2290. 160. Scheps R., Myers J. F., and Payne S. A. (1990), "CW and Q-Switched Operation of a Low Threshold Cr:LiCAF Laser," IEEE Photonic. Tech. L. 2, 626628. 161. Scheps R., Myers J. F., Serreze H. B., Rosenberg A., Morris R. C., and Long M. (1991), "Diode-pumped Cr:LiSrAlF6 laser," Opt. Lett. 16, 820-822. 162. Shidong Zhu (1990), Birefringent filter with tilted optic axis for tuning dye lasers: theory and design, Applied Optics, Vol. 29, No. 3, pp. 410-416. 163. Siegman A. E. (1986), Lasers, Oxford Univ. Press, Oxford, Chap. 20. 164. Silfvast W. T. (2004), Laser Fundamentals, Cambridge University Press, New York. 165. Smith L., Payne S., Kway W., et al. (1992), Investigation of the laser properties of Cr3+:LiSrGaF6, IEEE J. Quantum Electron., Vol. 28, No. 11, pp. 2612 2618. 166. Sorokin E. (2004), Solid state materials for few-cycle pulse generation and amplification, in Few-cylce laser pulse generation and its applications, F. X. Kartner, ed. (Springer-Verlag, Berlin), pp. 3-71. 167. Sorokin E. and Naumov S. (2005), Ultrabroadband infrared solid-state lasers, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 11 (3), 690. 168. Sorokin E. et al. (2001), Diode-pumped ultra-short-pulse solid-state lasers, Appl. Phys. B 72, 3. 169. Spielmann C. et al. (1994), Ultrabroadband femtosecond lasers, IEEE J. Quantum Electron. 30 (4), 1100 . 170. Spuhler G. J., Paschotta R., Fluck R., Braun B., Moser M., Zhang G., Gini E., and Keller U. (1999), J. Opt. Soc. Am. B 16, 376. 171. Stalder M., Chai B. H. T., and Bass M. (1991), Appl. Phys. Lett., vol. 58, pp. 216218; J. Opt. Soc. Am. B 9, pp. 2271 -2273 (1992). 172. Steele R. (2003), Review and forecast of the laser markets: Part II: Diode lasers, Laser Focus World. 173. Sun Z. et al. (2012), in Ultrafast lasers mode-locked by nanotubes and graphene, Physica. E, low-dimentional systems and nanostructures (Elsevier), Vol. 44, pp. 10821091. 174. Sutter D. H. et al. (1999), Semiconductor saturable-absorber mirror-assisted Kerr lens modelocked Ti:sapphire laser producing pulses in the two-cycle regime, Opt. Lett. 24 (9), 631. 117 175. Svelto O. (1972), "Techniques of solid-state lasers", in Laser handbook, F. T. Arecchi and E. O. Schulz-Dubois, eds., (North-Holland, Amsterdam), p.529. 176. Svelto O. (2010), Principles of laser, 5th ed., Springer Science + Business Media Inc., USA. 177. Szabo A. and Stein R. A. (1965), Theory of laser giant pulsing by a saturable absorber. Journal of Applied Physics, 36, pp. 1562-1566. 178. Tang C. L. (1963), J. Appl. Phys. 34, pp.2935-2940 179. Tarasov L.V. (1983), Laser physics, MIR, Moscow. 180. Truong. T. A. Dao, Tran H. Nhung, P. Hong Minh, P. Brechignac, N. Sanner, M. Canva, Nguyen Dai Hung (2002), Picosecond solid-state dye laser based on a Spectro-temporal selection", 4-th National Conference on Optics and Spectroscopy. 12 - 14, Nha Trang. Vietnam. 181. Tsuda S., Knox W. H., and Cundiff S. T. (1996), "High efficiency diode pumping of a saturable Bragg reflectormodelocked Cr:LiSAF femtosecond laser," Appl. Phys. Lett. 69, 1538-1540. 182. Uemeura S., and Torizuka K. (1999), "Generation of 12 fs pulses from a diode pumped Kerr lens mode locked Cr:LiSAF laser," Opt. Lett. 24, 780-782. 183. Uemura S. and Torizuka K. (2000), Generation of 10 fs pulses from a diode-pumped Kerr-lens mode-locked Cr:LiSAF laser, Jpn. J. Appl. Phys. 39, pp. 34723473. 184. Valentine G. J., Hopkins J. M. et al. (1997), "Ultralow pump threshold, femtosecond Cr3+:LiSrAlF6 laser pumped by a single narrowstripe AlGaInP laser diode," Opt. Lett. 22, 1639-1641. 185. Viebahn W. (1971), Untersuchungen an quaternọren Fluoriden LiMe IIMeIIIF6 Die Struktur von LiCaAlF6, Z. Anorg. Allg. Chem. 386, pp. 335-339. 186. Viktor A. F. et al. (2001), Diode-pumped, tunable, narrow linewidth Cr:LiSAF lasers 187. 188. 189. 190. for water vapor differential absorption lidars, Pro. SPIE, Vol. 4378, pp.82-90. Vilain C. H., et al. (1995), Diode-Pumped, Single-Frequency, Cr:LiSAF Tunable Laser, Proc. Advanced Solid-State Larcrs (OSA), Vol. 24, 282-285. Wagenblast P., Ell R., Morgner U., Grawert F., and Kọrtner F. X. (2003), "Diodepumped 10 fs Cr3+:LiCAF laser," Opt. Lett. 28, 17131715. Wagner W. G. and Lengyel B. A. (1963), Evolution of the giant pulse in a laser. Journal of Applied Physics, 34, pp. 2040-2046. Wang P., Zhou S.-H., Lee K.K. et al. (1995), Picosecond laser pulse generation in a monolithic self-Q-switched solid state laser, Opt. Commun. 114, 439441. 191. Wang X. and Yao J. (1992), Transmitted and tuning characteristics of birefringent filters, Appl. Opt., Vol. 31, No. 22, pp. 4505 - 4508. 192. Wang Y., Huang C. et al. (1996), Journal of Crystal Growth 167, 176-179. 118 193. Webb C. E., Jones J. D. C. (2004), eds., Handbook of Laser Technology and Applications, Volume II. IOP Publishing Ltd. 194. Weber M. J. (1998), Handbook of Laser Wavelengths (CRC Press). 195. Wilk S. R. (2010), Defunct Lasers, OPN Optics & Photonics News 21, 1011. 196. Xiao G. and Bass M. (1997), A generalize model for passively Q-switched lasers including excited state absorption in the saturable absorber. IEEE J. Quantum Electron., 33, pp. 41-44. 197. Yarborough J. M. and Hobart J. L. (1976), "Tuning apparatus for an optical 198. 199. 200. 201. 202. 203. 204. 205. oscillator," U. S. patent 3, 934, 310. Yariv A. (1991), Optical Electronics, 4th Ed., Saunders College Publishing, a division of Holt, Rinehart and Winston, Inc., New York. Yariv A. (1998), Quantum electronics (3rd edition), John Wiley & Sons. Yura H. T. and Hanson S. G. (1987), Optical beam wave propagation through complex optical systems, J. Opt. Soc. Am. A 4, pp. 931-948. Zayhowski J. J. (2007), Passively Q-switched microchip lasers, in Solid-state lasers and applications, ed. A. Sennaroglu, (CRC/Taylor & Francis). Zayhowski J.J., Dill C. III (1994), Diode-pumped passively Q-switched picodecond microchip lasers, Opt. Lett. 19, 14271429. Zhang S., Wang X. (2013), Thermal model of continuous wave end-pumped passively Q-switched laser, Optics Communications 295, 155160. Zhang S., Wu E., Zeng H. (2004), Q-switched mode-locking by Cr4+:YAG in a laser-diode-pumped c-cut Nd:GdVO4 laser, Optics Communications 231, 365. Zhang X., Zhao S., Wang Q., Sun L. et al. (1998), Laser diode pumped Cr4+:YAG passively Q-switched Nd3+:S-FAP laser, Opt. Commun. 155, 5560. 119 PH LC PH LC 1: Trớch on chng trỡnh phn mm mụ phng ng hc laser Cr:LiSAF c bm bng cỏc xung laser diode vit bng ngụn ng Matlab 8.5. close all; clear all; global L2 p1 q1 N1 sig Lc tau1 m n emiss; N1=3*8.75e19; % Cr Lc=0.4; % Chieu dai tinh the laser (cm) %L2=50; % Chieu dai BCH (cm) L22=22:1:22 r1=1; r2=0.5 ; % He so phan xa cua guong tau=67; % Thoi gian song Huynh quang (micro-second) n=1.41; Ex=31.1; FWHM=100; Eout2=[]; Tau2= []; %--------------------for i2=1:length(L22) L2=L22(i2); anpha1=N1*sig_p;% (cm^-1) l=0.4; % chieu dai tinh the (cm) h=6.62606957e-28; % J.micro-s; c=3e4; % cm/miro-s rp=0.0015; %ban kinh vetbom(cm); lambda=660e-7; % Buoc song laser bom (cm) Pump=Ex*lambda*(1 -exp(-anpha1*l))./(1e6*h*c*pi*rp.^2*l*FWHM); p1=Pump; f1=[]; Ln=[]; tau1=tau; gamma=0.01; % Mat mat Round trip (hap thu, nhieu xa .) q1=-log(r1*r2)+gamma ; % Mat mat tong cong f=zeros(m+1,1); % Dieu kien ban dau cua so photon y1=[]; x1=[]; % FWHM=100; % rong xung bom (micro-second) to=120; % thoi gian khao sat for j=1:1:to % j chay theo thoi gian (micro-second) if j>=FWHM % Bom xung p1=0; end [x y]=ode45('minh2013',[j-1 j],f); f=y(end,:)'; % Tat ca cac phan tu cua hang cuoi cung y1=[y1;y]; % Cuong laser x1=[x1;x]; % thoi gian (micro-second) end; tg1=x1; tg2=y1; Max=max(y1); MaxI=max(Max); [h,c]=size(y1) MaxY1=max(y1); a1=[x1(1);x1;x1(end)]; I INTP1=[]; for i=1:m a2=[0;y1(:,i+1);0]; INT1=polyarea(a1,a2); INTP1=[INTP1;INT1]; end; f1=[f1;INTP1]; [mIN,nIN]=size(INTP1); INTENSITY=max(INTP1); %% ------Ve laser tich phan theo thoi gian ---figure(1); xx=sig2(1,1):0.001:sig2(m,1); yng1=spline(sig2(:,1),INTP1(:,1),xx); plot(xx,yng1,'r','linewidth',4); xlabel('Wavelength (nm)'); ylabel('Time-integrated intensity versus wave '); %%--------------- Ve dao dong hoi phuc-[mx1,nx1]=size(x1); INT11=[]; for i=1:mx1 c=[]; a3=[sig2(1,1);sig2;sig2(end,1)]; c=y1(i,2:m1); b=c'; a4=[b(1,1);b;b(end,1)]; IN=polyarea(a3,a4); INT11=[INT11;IN]; a4=[]; end; tg1=max(INT11) %%------------ Ve 3D ------------------[xx1,sigx2]=meshgrid(x1,sig2); MA=max(max(y1(:,2:m1))); figure(6) plot3(xx1.',sigx2.',y1(:,2:m1),'k','LineWidth',1.0); xlim([0 to]) ylim([825 875]) end end PH LC 2: Trớch on chng trỡnh phn mm mụ phng ng hc laser Cr:LiSAF Q-switching th ng bng cht hp th bóo hũa Cr:YSO hot ng bng hp iu chnh bc súng nh tm BF vit bng ngụn ng Matlab 8.5. close all; clear all; d=[0.3]*1e3; % Do day cua tam luong chiet A01=[28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 52 54 55]; A1=A01*pi/180; anpha1=0; A=A1; lamda1=lamda*1e3; % nm %------------------------------A0 = 1.28604141; B0 = 1.07044083; C0 = 1.07044083e-2; D0 = 1.10202242; F0 = 100; II Ae = 1.28851804; Be = 1.09509924; Ce = 1.02101864e-2 ; De = 1.15662475; Fe = 100; n0=sqrt(A0+(B0*lamda.^2/(lamda.^2-C0))+(D0*lamda.^2/(lamda.^2-F0))); ne=sqrt(Ae+(Be*lamda.^2/(lamda.^2-Ce))+(De*lamda.^2/(lamda.^2-Fe))); delta_n=ne-n0; teta=atan((ne+n0)/2); % Goc Brewster (rad) gamma=acos(cos(A)*cos(teta)*cos(anpha1)+sin(teta)*sin(anpha1)); %------- Tam BF thu nhat --------------d1=d; delta1=(2*pi*d1*delta_n*(sin(gamma))^2)./(lamda*sin(teta)); b=cot(gamma)^2*tan(teta)^2; T1=1-4*b*(1-b).*(sin(delta1/2).^2); %------------- Ve truyen qua -------------------------T=T1'; figure(1) plot(lamda1,T,'linewidth',3); hold on %-------------------------------global sig R L Wp tau Na0 tau_a l la N_tot m n1 na Lc m1 q1 c0=3e4; % Van toc anh sang (cm/micro-s) h0=6.625e-28; % Hang so Planck (J.micro-s) % Thong so cua Cr3+ n1=1.41 ; l=0.4 ; tau=67; N_tot=3*8.75e19; rg=80e-4; % Thong so cua chat hap thu bao hoa (SA) na=1.8; la=0.1; tau_a=0.7; ra=80e-4; Sa=pi*ra^2; Na0=8e17; % Cac thong so can thay doi Lc= 5; % Chieu dai cua buong cong huong (cm) L=0.01; % Mat mat tan xa va hap thu R=0.98; P=3.5; % Cong suat bom [W] anpha=N_tot*sig_p;% absorption coefficient (cm^-1) rp=80e-4; lambda_p=670e-7; Pump=P*lambda_p*(1 -exp(-anpha*l))./(1e6*h0*c0*pi*rp.^2*l); % (cm^3.micro-s^-1) Wp=Pump ; % q1=-log(R*T.^2)+L; %-----------------------------------------------dt=1e-3; tspan=0:dt:40; % (micro-second) options=odeset('abstol',1e-12,'reltol',1e-9,'maxstep',0.1); ini=[1 Na0 ini_1]; [x y]=ode45('func_qs_Cr_banghep_BF',tspan,ini,options); %--------------- Tinh tich phan theo buoc song_---[mx,nx]=size(x); INT11=[]; for i=1:mx c=[]; a3=[sig2(1,1);sig2;sig2(end,1)]; c=y(i,3:m1); III b=c'; a4=[b(1,1);b;b(end,1)]; IN=polyarea(a3,a4); INT11=[INT11;IN]; a4=[]; end; tg1=max(INT11) for jj=1:m Loss=(2*sig(jj,1).*N_tot*l+2*la.*Na*sig(jj,3)+2*la*sig(jj,4).*(Na0Na)+q1(jj))./(2*l*(sig(jj,1)+sig(jj,2))); end %===== Ve 3D ================= figure(2) [x1,lamda1]=meshgrid(x,lamda*1e3); plot3(x1.',lamda1.',y(:,3:m+2),'k','LineWidth',1.0); ylim([lamda1(1), lamda1(end)]) %%================================================ [h1,c1]=size(y) a1=[x(1);x;x(end)]; INTP1=[]; for i=1:m a2=[0;y(:,i+2);0]; INT1=polyarea(a1,a2); INTP1=[INTP1;INT1]; end; %%%-------Ve laser tich phan theo thoi gian -----------------xx=sig2(1,1):0.01:sig2(m,1); yng=spline(sig2(:,1),INTP1(:,1),xx); figure(5); plot(xx,yng,'r','linewidth',4); hold on xlabel('Wavelength (nm)') ylabel('Intensity (a.u)') %=============== Ve chuoi xung Q-switching --------figure(11); plot(x,INT11/50,x,Ng,'k'); hold on plot(x,Loss); hold on PH LC 3. Bng cỏc giỏ tr tit din hp th v phỏt x ca mụi trng laser Cr:LiSAF v cht hp th bóo hũa Cr:YSO di súng t 780 920 nm Cr:LiSAF Bc súng (nm) 780 782 784 786 788 790 792 Cr:YSO Tit din hp th (10-20 cm2) Tit din phỏt x (10-20 cm2) ga ge a1 a2 = ESA 0.0600 0.0477 0.0379 0.0304 0.0245 0.0200 0.0164 3.2178 3.3545 3.4950 3.6134 3.7028 3.7750 3.8412 52.0000 51.0700 50.1254 49.1657 48.1907 47.2000 46.1933 17.1600 16.8531 16.5414 16.2247 15.9029 15.5760 15.2438 IV Tit din hp th (10-20 cm2) 794 796 798 800 802 804 806 808 810 812 814 816 818 820 822 824 826 828 830 832 834 836 838 840 842 844 846 848 850 852 854 856 858 860 862 864 866 868 870 872 874 876 878 880 882 884 886 888 890 892 894 0.0137 0.0116 0.0101 0.0090 0.0083 0.0078 0.0075 0.0073 0.0070 0.0066 0.0060 0.0054 0.0047 0.0040 0.0033 0.0026 0.0019 0.0014 0.0010 0.0008 0.0007 0.0007 0.0008 0.0008 0.0008 0.0008 0.0007 0.0007 0.0006 0.0006 0.0005 0.0005 0.0004 0.0004 0.0003 0.0003 0.0002 0.0001 0.0001 0.0001 0.0001 0.0001 0.0001 0.0001 0.0001 0.0001 0.0001 0.0001 0.0001 0.0001 0.0001 3.9072 3.9775 4.0521 4.1275 4.2000 4.2681 4.3304 4.3876 4.4416 4.4933 4.5391 4.5744 4.5989 4.6166 4.6314 4.6453 4.6596 4.6750 4.6916 4.7090 4.7258 4.7400 4.7509 4.7583 4.7631 4.7688 4.7798 4.7933 4.8000 4.7935 4.7807 4.7711 4.7660 4.7583 4.7427 4.7235 4.7071 4.6945 4.6818 4.6651 4.6429 4.6142 4.5790 4.5377 4.4914 4.4434 4.3970 4.3520 4.3041 4.2496 4.1878 V 45.1703 44.1306 43.0740 42.0000 40.9111 39.8206 38.7446 37.6990 36.7000 35.7663 34.9273 34.2151 33.6620 33.3000 33.1366 33.0807 33.0165 32.8282 32.4000 31.6553 30.6739 29.5749 28.4772 27.5000 26.7335 26.1534 25.7065 25.3397 25.0000 24.6395 24.2311 23.7529 23.1832 22.5000 21.6950 20.8135 19.9146 19.0571 18.3000 17.6879 17.2084 16.8350 16.5411 16.3000 16.0871 15.8856 15.6806 15.4570 15.2000 14.9003 14.5714 14.9062 14.5631 14.2144 13.8600 13.5007 13.1408 12.7857 12.4407 12.1110 11.8029 11.5260 11.2910 11.1085 10.9890 10.9351 10.9166 10.8954 10.8333 10.6920 10.4462 10.1224 9.7597 9.3975 9.0750 8.8221 8.6306 8.4831 8.3621 8.2500 8.1310 7.9963 7.8385 7.6505 7.4250 7.1593 6.8685 6.5718 6.2889 6.0390 5.8370 5.6788 5.5556 5.4586 5.3790 5.3088 5.2423 5.1746 5.1008 5.0160 4.9171 4.8086 896 898 900 902 904 906 908 910 912 914 916 918 920 0.0001 0.0001 0.0001 0.0001 0.0001 0.0001 0.0001 0.0001 0.0001 0.0001 0.0001 0.0001 0.0001 4.1189 4.0477 3.9833 3.9317 3.8843 3.8291 3.7631 3.6916 3.6205 3.5545 3.4983 3.4496 3.4000 14.2323 13.9022 13.6000 13.3411 13.1255 12.9493 12.8087 12.7000 12.6193 12.5627 12.5265 12.5069 12.5000 4.6967 4.5877 4.4880 4.4026 4.3314 4.2733 4.2269 4.1910 4.1644 4.1457 4.1338 4.1273 4.1250 PH LUC 4: Lý thuyt chựm Gauss, cỏc ma trn truyn ca mt s yu t quang hc n gin v ma trn i li ca chựm Gauss BCH laser gp gng (hỡnh ch X) v bỏn kớnh chựm Gauss ti cỏc v trớ trờn gng v tinh th laser. 1. Chựm Gauss Theo lý thuyt v chựm sỏng cú phõn b cng dng Gauss c biu din di dng: x2 y I ( x, y, z ) ~ ( x, y, z ) exp 2 ( z) (4.1) ú, (z) l bỏn kớnh vt ca chựm Gauss khong cỏch lan truyn z v (x, y, z) cú dng: ( x, y, z ) E0 expik ( x y ) / 2q( z ) ip( z ) (4.2) vi E0 l hng s, q(z) v p(z) thỡ c xỏc nh bi phng trỡnh súng bng trc. Thụng s phc q(z) ca chựm Gauss c xỏc nh bi biu thc: 1 1 i i q( z ) R( z ) ( z ) R( z ) zR ( z) (4.3) ú, R(z) l bỏn kớnh cong mt ng pha ca chựm Gauss; l bc súng ca ỏnh sỏng laser v zR(z) l di Rayleigh, zR = 2/. Qua biu thc (4.3), chỳng ta cú th xỏc nh c R(z) v (z) bit c tham s phc ca chựm q(z) nh sau: VI Re R( z ) q( z ) ; Im w ( z) q( z ) (4.4) Tham s phc ca chựm q trờn mt mt phng v trớ z bung cng hng c xỏc nh nh nh lut ABCD: C ( D / q1 ) q2 A ( B / q1 ) (4.6) A B ú, M l ma trn truyn quang hc (hay gi tt l ma trn ABCD) C D vi A, B, C v D l cỏc thnh phn ca ma trn ABCD gia im u vo z1 v im u z2 ca h quang hc. mt im bt k h quang hc, bỏn kớnh cong mt súng ca chựm R(z) v bỏn kớnh chựm (z) ny cú th thu c vi ma trn truyn ABCD, cỏc thnh phn ca ma trn A, B, C v D cú cha thụng tin v tt c cỏc yu t quang hc gia im u vo z1 v u z2 bt k. Khi chựm Gauss i qua n phn t quang hc thỡ ma trn truyn cú dng : M M n M n1 M n2 . M M1 (4.7) 2. Cỏc ma trn truyn ca mt s yu t quang hc n gin. Cỏc yu t quang hc Ma trn Khi chựm sỏng i qua mụi trng cú chit sut khụng i v di L 0 Khi chựm sỏng phn x trờn mt gng phng Khi chựm sỏng phn x trờn mt gng cu lừm, bỏn kớnh cong r (r < 0), gúc ti L n0 r cos VII T cos r S f Khi chựm sỏng i qua mt thu kớnh mng tiờu c f (vi f > 0) Khi chựm sỏng i qua vo mt tinh th ct gúc Brewster di lg, chit sut ng lg n g3 T lg n g S 3. Ma trn i li ca chựm Gauss BCH laser gp hỡnh ch X, gng (Hỡnh 4.1-b) v bỏn kớnh chựm Gauss ti cỏc v trớ trờn gng v tinh th laser: Tham s chựm phc q(z) cho mt ln i (chiu i) BCH laser t v trớ gng M4 cú th xỏc nh t ma trn ABCD: M1 M L2 M M M d2 M Cr M d1 M M1 M L1 L2 / f T , S A C1 L12 l d lT ,S / f 1 1T ,S B1 D1 L1 1 (4.9) ú, L12 l khong cỏch gia hai gng M1 v M2. Khi chựm laser i theo chiu ngc li (chiu v), ta cú ma trn ABCD nh sau: D M2 C1 B1 A1 (4.10) Khi chựm laser i c mt vũng BCH thỡ ta cú ma trn ABCD bng tớch ca ma trn theo chiu i v chiu v nh sau: A B M M M1 C D (4.11) Khi ú bỏn kớnh eo chựm Gauss trờn gng M4 cú th c xỏc nh nh s dng biu thc (4.13): VIII M B A D B G2 (4.12) õy, G = (A + D)/2 l na vt (semi-trace) ca ma trn (4.11). Tng t, chỳng ta cú th xỏc nh c bỏn kớnh eo chựm Gauss trờn gng M3 nh s dng ma trn ABCD i theo chiu ngc li A' B' M ' M1 M C ' D' M B' A' D' (4.13) B' G '2 (4.14) tớnh toỏn bỏn kớnh eo chựm Gauss trờn tinh th laser, cỏch n gin nht l ta xỏc nh da vo bỏn kớnh eo chựm ti mt biờn ca BCH, chng hn nh trờn gng M4 v s lan truyn quay tr li ca chựm Gauss ti tinh th laser. x M M Cr / f 1T ,S L1 x A" B" 1 C" D" (4.15) vi x l khong cỏch t tõm tinh th laser ti gng cu M1. Khi ú, v trớ v bỏn kớnh eo chựm Gauss tinh th laser c xỏc nh nh biu thc sau: xT ,S x ,T n vi z R ,M ,T ,S B" D" A"C" zR2 ,M ,T ,S (4.16) D"2 C"2 zR2 ,M ,T ,S M2 ,T D" C" z R ,M ,T ; x ,S M2 ,S D"2 C"2 z R2 ,M ,S M2 ,T ,S l di Rayleigh hai mt phng T v S. IX (4.17) PH LC 5: o bỏn kớnh chựm laser v tham s cht lng chựm M s dng phng phỏp Knife Edge. Phng phỏp knife-edge s dng mt li dao t gia chựm tia laser v u thu quang. Hỡnh 5.1 minh cho phng phỏp knife-edge (li dao co) o bỏn kớnh eo chựm laser v tham s cht lng chựm M2. Trong phng phỏp ny, mt dao co c gn vo mt bn dch chuyn v quột qua chựm tia. o bỏn kớnh eo chựm laser, chỳng ta cú th o cỏc bỏn kớnh chựm nh mt hm ca trc z (bng cỏch gn dao co trờn mt bn vi dch chuyn th hai) vựng lõn cn ca eo chựm (Hỡnh 5.1). Phng phỏp ny cho phộp o chớnh xỏc nht bỏn kớnh ca eo chựm. Nú cng cho phộp xỏc nh v trớ chớnh xỏc ca eo chựm v tham s cht lng chựm M2. Hỡnh 5.1: Phng phỏp li dao (Knife Edge) o bỏn kớnh v tham s chựm M2 Cỏch o nh sau: - - o bỏn kớnh eo chựm v tham s M2 cho cỏc laser chỳng ta cú th s dng mt thu kớnh hi t cú tiờu c t 20 cm n 30 cm hi t chựm laser (Hỡnh 5.1). o cụng sut chựm laser sau li dao v trớ 90 % v 10 % ca cụng sut cc i truyn qua ban u. Bng cỏch dch li dao dc theo trc ca chựm laser (trc z), chỳng ta cú th thu c bỏn kớnh chựm cỏc v trớ khỏc X quanh eo chựm. Khi ú bỏn kớnh chựm laser (z) dc theo trc z cú th c xỏc nh bng biu thc sau: (z) 0,78. (xP10% - xP90%) (5.1) vi P10% = 10 % P0 v P90% = 90 % P0 thu c chớnh xỏc v khụng ph thuc ca M 2, (z) ó c fit theo - phng trỡnh (5.2). 02 02 z z0 vi z R 2 M ( z z0 ) M ( z z0 ) 2 2 z R (5.2) 02 l di Rayleigh, ú l gúc phõn k, l bỏn kớnh chựm ti im hi t. Khi cỏc giỏ tr v thu c ta cú th tớnh c M M2 theo biu thc 0 . M cng gn thỡ chựm laser cng cú dng phõn b cng ging vi phõn b Gauss (TEM00). XI [...]... Nghiên cứu đặc tính của môi trƣờng laser rắn Cr:LiSAF; buồng cộng hƣởng laser Cr:LiSAF băng rộng, băng hẹp và nguồn bơm quang học cho laser rắn + Nghiên cứu các quá trình động học laser rắn Cr:LiSAF trong chế độ hoạt động laser băng rộng và băng hẹp khi đƣợc bơm bằng xung laser diode nhờ sử dụng hệ hƣơng trình tốc độ mở rộng cho nhiều bƣớc sóng + Nghiên cứu động học và các đặc trƣng hoạt động của laser. .. MHz bằng gƣơng bán dẫn hấp thụ bão hòa (SESAM) [125] Tuy nhiên, do tính chất vật lý của vật liệu laser pha tạp ion Nd3+, các laser rắn này không có khả năng điều chỉnh bƣớc sóng và không phát đƣợc các xung laser cực ngắn (< 5 ps) Dựa vào những phân tích nhƣ trên, chúng tôi đã chọn đề tài luận án: Nghiên cứu động học và công nghệ của laser rắn Cr3+:LiSAF được bơm bằng laser bán dẫn 3 Mục đích của. .. ngƣỡng laser thấp đƣợc bơm dọc bởi laser diode công suất thấp Trên cơ sở đó nội dung luận án đƣợc chia làm 4 chƣơng nhƣ sau: Chương 1 trình bày cấu trúc và các tính chất vật lý, quang học cơ bản của môi trƣờng laser Cr:LiSAF; buồng cộng hƣởng laser Cr:LiSAF băng rộng và băng hẹp; các phƣơng pháp bơm quang học cho laser rắn Chương 2 nghiên cứu quá trình động học của phát xạ laser rắn Cr:LiSAF băng rộng và. .. ra và chất lƣợng chùm tia laser Hơn nữa, nó ảnh hƣởng đến tính linh hoạt của thiết kế laser và nó có thể xác định toàn bộ môi trƣờng hoạt động Phƣơng pháp bơm quang học cho laser rắn đƣợc chia làm 2 21 loại chính: bơm bằng đèn (đèn chớp hoặc hồ quang) và bơm bằng laser (nhƣ laser diode) [172] 1.4.1 Bơm bằ ng đèn Nguồn bơm bằng đèn (đèn chớp và đèn hồ quang) có ánh sáng phát xạ theo mọi hƣớng và có... học laser rắn Cr:LiSAF đƣợc bơm bằng laser diode ở cả chế độ hoạt động laser băng rộng, băng hẹp và xung ngắn điều chỉnh liên tục bƣớc sóng Ở Việt Nam, vật lý và công nghệ laser xung ngắn, điều chỉnh bƣớc sóng bắt đầu đƣợc nghiên cứu trong những năm 90 của thế kỷ XX, các nghiên cứu thực nghiệm và ứng dụng laser xung ngắn đƣợc thực hiện ở tại Viện Vật lý Giai đoạn từ 1995 - 2005, Trung tâm Điện tử học. .. laser rắn Cr:LiSAF Q-switching thụ động bằng chất hấp thụ bão hòa Cr:YSO đƣợc bơm liên tục bằng laser diode trên cơ sở thiết lập hệ hƣơng trình tốc độ mở rộng đa bƣớc sóng cho laser Q-switching thụ động bằng chất hấp thụ bão hòa + Nghiên cứu thiết kế các buồng cộng hƣởng gấp, 4 gƣơng cho các hệ laser rắn Cr:LiSAF (liên tục và xung ngắn) đƣợc bơm bằng laser diode Nghiên cứu phát triển một hệ laser rắn. .. kết quả và nội dung nghiên cứu của luận án đƣợc thể hiện ở 06 công trình đã đƣợc công bố trong các Tạp chí khoa học chuyên ngành ở trong nƣớc và quốc tế Nội dung của bản luận án là một phần nhánh của đề tài “Vật lý của các hệ laser toàn rắn, phát xung ngắn và có khả năng thay đổi tần số” (Mã số 103.06.89.09, năm 2009 – 2011) thuộc chƣơng trình nghiên cứu cơ bản của Quỹ phát triển Khoa học & Công nghệ. .. Kuo và các cộng sự đối với laser Cr:LiCAF bằng chất hấp thụ bão hòa Cr:YSO và thu đƣợc các xung từ 40 – 60 ns nhờ bơm bằng đèn chớp [94] Sau đó, các laser rắn Cr:LiSAF và 7 Cr:LiCAF Q-switching thụ động đã đƣợc nghiên cứu cả về lý thuyết và thực nghiệm [14], [15], [22], [23], [24], [114], [126], tuy nhiên các nghiên cứu này chỉ đƣợc thực hiện ở một tần số đơn và hầu hết các hệ laser này đều đƣợc bơm bằng. .. trình động học laser rắn Cr:LiSAF đƣợc bơm bằng laser diode ở cả chế độ hoạt động laser băng rộng, băng hẹp và xung ngắn điều chỉnh bƣớc sóng đồng thời tôi cũng muốn nghiên cứu thiết kế và phát triển các buồng cộng hƣởng laser Cr:LiSAF đƣợc bơm bằng laser diode 1.2 Tinh thể laser Cr:LiSAF 1.2.1 Cấu trúc tinh thể LiSAF Các tinh thể colquiriite (LiSAF, LiCAF và LiSGAF) có công thức hoá học chung là LiMeIIMeIIIF6,... suất laser rắn Cr:LiSAF đƣợc bơm liên tục bằng … 99 Hình 4.30 Công suất của laser rắn Cr:LiSAF đƣợc bơm liên tục bằng 100 Hình 4.31 (a) Phổ điều chỉnh liên tục bƣớc sóng của laser Cr:LiSAF 102 ix MỞ ĐẦU Laser là một trong những phát minh quan trọng nhất đã đƣợc tạo ra trong nửa sau của thế kỷ XX Sau khi đƣợc phát minh vào năm 1958, các công nghệ dựa trên laser đã đƣợc phát triển nhanh chóng và cho .         Nghiên cứu động học và công nghệ của laser rắn Cr 3+ :LiSAF được bơm bằng laser bán dẫn . 4 Mục đch của đề tài: +     a. NGHIÊN CỨU ĐỘNG HỌC VÀ PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ CỦA LASER RẮN VỚI HOẠT CHẤT PHA TẠP Cr 3+ ĐƢỢC BƠM BẰNG LASER BÁN DẪN  VIỆN VẬT LÝ . VẬT LÝ  NGUYỄN VĂN HẢO NGHIÊN CỨU ĐỘNG HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CỦA LASER RẮN Cr 3+ :LiSAF ĐƢỢC BƠM BẰNG LASER BÁN DẪN   