Разработка широкополосного усилителя лазерного излучения среднего ИК-диапазона на основе монокристалла Cr:CdSe

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 20-79-00346

НазваниеРазработка широкополосного усилителя лазерного излучения среднего ИК-диапазона на основе монокристалла Cr:CdSe

Руководитель Тарабрин Михаил Константинович, Кандидат технических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)" , г Москва

Конкурс №49 - Конкурс 2020 года «Проведение инициативных исследований молодыми учеными» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

Область знания, основной код классификатора 09 - Инженерные науки; 09-602 - Моделирование технических систем

Ключевые слова спектроскопия, кристаллы группы A2B6, твердотельный лазер, средний ИК-диапазон, усилитель

Код ГРНТИ29.33.15

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Лазеры среднего ИК диапазона (2-5 мкм) имеют широкие применения в лазерной локации в атмосфере, высокоразрешающей спектроскопии, метрологии, мониторинге загрязнения окружающей среды, медицине, биологии и системах противодействие террористической угрозе летательным аппаратам. В этой области имеется ряд перспективных разработок, включая непрерывную перестраиваемую лазерную установку на кристалле Cr:CdSe, разработанную автором предлагаемого проекта (эффективность по поглощенной мощности 47,6 %, порогом накачки 0,25 Вт. Для этого лазера получен мировой рекорд по выходной мощности: 2,3 Вт при мощности накачки 6,1 Вт., за что автор предлагаемого проекта удостоен премии Правительства Москвы молодым ученым за 2018 год. Однако дальнейшее масштабирование мощности данного лазера встречает существенные ограничения, связанные с тепловыми свойствами кристалла (сравнительно высокий температурный коэффициент линейного расширения и термооптическая постоянная, существенная зависимость времени жизни верхнего состояния от температуры). Предлагаемый проект направлен на решение проблем масштабирования мощности малогабаритных эффективных и надёжных лазерных источников среднего ИК диапазона и ставит своей целью разработку твердотельного широкополосного усилителя лазерного излучения в диапазоне от 2,6 до 3,1 мкм. Для достижения поставленной цели и решения перечисленных проблем в проекте будет решаться следующий комплекс задач теоретического и прикладного характера. 1. Синтез математической модели, описывающей усилитель мощности, включая моделирование тепловых процессов в кристалле Cr:CdSe. 2. Создание высокоэффективного широкополосного усилителя лазерного излучения среднего ИК-диапазона на кристалле Cr2+:CdSe. 3. Исследование характеристик созданного широкополосного усилителя лазерного излучения среднего ИК-диапазона. Решение указанных задач позволит решить задачу масштабирования мощности лазера среднего ИК-диапазона и получить рекордные энергетические параметры выходного излучения в диапазоне от 2,6 до 3,2 мкм. Такие лазерные системы найдут широкое применение в биомедицине, томографии, оптике атмосферы, спектроскопии, стандартах частоты и оптике аттосекундных импульсов. Реализация проекта направлена на развитие кандидатской диссертации автора предлагаемого проекта, защищенной в 2019 г. по тематике спектроскопии в среднем ИК-диапазоне с помощью твердотельного непрерывного перестраиваемого лазера.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Козлова Е.А., Тарабрин М.К. Разработка математической модели усилителя лазерного излучения с учетом влияния тепловых эффектов и геометрии распространения пучка ЛАЗЕРЫ В НАУКЕ, ТЕХНИКЕ, МЕДИЦИНЕ, т.31 (год публикации - 2020)

2. Дмитрий Власов, Глеб Коновалов, Игорь Андреев, Юрий Яковлев, Василий Воропаев, Александр Донодин, Михаил Тарабрин, Даниил Батов, Екатерина Куницына и Владимир Лазарев Speed characterization of p-i-n photodiode based on GaSb/GaInAsSb/GaAlAsSb heterostructure with frontal bridge contact at 1.9 µm Applied Optics, 60, 2263-2268 (год публикации - 2021)
10.1364/AO.418139

3. Михаил К. Тарабрин, Андрей А. Бушунов, Андрей А. Тесленко, Татьяна Сахарова, Йонас Хинкель, Искандер Усенов, Торстен Дохлер, Уте Гешлер, Вячеслав Артюшенко и Владимир А. Лазарев Fabrication of an antireflection microstructure on AgClBr polycrystalline fiber by single pulse femtosecond laser ablation Optical Materials Express, 11, 487-496 (год публикации - 2021)
10.1364/OME.413971

4. Назаров Д.А. и Тарабрин М.К. CW Cr2+:CdSe laser tunable from 2.7 to 3.1 µm for precise surgery OSA Technical Digest, paper JM3A.2 (год публикации - 2021)

5. Назаров Д.А., Козлова Е.А. и Тарабрин М.К. CW Cr2+:ZnSe laser tunable from 2.1 to 2.3 μm for SS-OCT OSA Technical Digest, paper JTh5A.82 (год публикации - 2021)

6. Козлова Е.А., Башкатов Г.В., Назаров Д.А., Тарабрин М.К. Mathematical model and experimental verification of the solid-state laser amplifier with the strong thermal lensing SPIE Proceedings Vol. 11980: Solid State Lasers XXXI: Technology and Devices, 1198004, 4 стр. (год публикации - 2022)

Публикации

4. Назаров Д.А. и Тарабрин М.К. CW Cr2+:CdSe laser tunable from 2.7 to 3.1 µm for precise surgery OSA Technical Digest, paper JM3A.2 (год публикации - 2021)