Исследование и оптимизация спектральных и энергетических характеристик малогабаритных Er:YLF и Er:YAG лазеров с диодной накачкой тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.27.03, кандидат технических наук Сачков, Дмитрий Юрьевич

• Сачков, Дмитрий Юрьевич
• кандидат технических наук
• 2010

Оглавление диссертации кандидат технических наук Сачков, Дмитрий Юрьевич

Введение.

Глава 1 Основные способы генерации лазерного излучения в области длин волн 3 мкм.

1.1 Лазеры на кристаллах, активированных ионами хрома Сг , железа Fe2+, гольмия Но2+.

1.2 Параметрическая генерация света в диапазоне 3 мкм.

1.3 Лазеры на кристаллах, активированных ионами эрбия Ег

Глава 2 Математические модели процессов многочастотной генерации

Er:YLF и Er:YAG лазеров с диодной накачкой.

2.1 Компьютерная модель многочастотной генерации Er:YLF и Er:YAG лазеров.

2.2 Аналитическая модель многочастотной генерации лазеров на кристаллах Er:YLF и Er:YAG с селективной накачкой на энергетический уровень 41ц/2.

2.3 Управление спектральными параметрами генерации лазеров на эрбиевых кристаллах.

2.4 Эффективность трехмикронной генерации Er:YLF и Er:YAG лазеров при селективной накачке на энергетические уровни 41ц/2 и 4113/2.

Глава 3 Результаты экспериментального исследования многочастотной генерации малогабаритных Er:YLF и Er:YAG лазеров.

3.1 Лабораторный стенд для исследования параметров генерации эрбиевых лазеров.

3.2 Спектральные и энергетические параметры генерации Er:YLF и Er:YAG лазеров в режиме одиночных импульсов.

3.3 Спектральные и энергетические параметры генерации Er:YLF лазера в импульсно-периодическом режиме.

Глава 4 Особенности генерации лазера на кристалле Er:YLF в режиме модуляции добротности.

4.1 Модель процесса генерации Er:YLF лазера с селективной накачкой в режиме модуляции добротности резонатора.

4.2 Экспериментальное исследование генерации Er:YLF лазера в режиме пассивной модуляции добротности затвором на кристалле Fe2+:ZnSe.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование и оптимизация спектральных и энергетических характеристик малогабаритных Er:YLF и Er:YAG лазеров с диодной накачкой»

Актуальность работы

В настоящее время лазерные приборы и системы нашли широкое применение в промышленном производстве, медицине, информационных технологиях и других областях деятельности человека [1-5]. Одним из перспективных направлений дальнейшего развития лазерной техники являются технологии, основанные на использовании лазерного излучения с длиной волны в районе трех микрометров [6-14]. Основной особенностью данной области спектра является то, что в районе длины волны 3 мкм находится один из основных максимумов поглощения веществ, содержащих гидроксильные группы ОН [15-20]. Высокое значение показателя поглощения подобных сред в спектральной области 3 мкм может быть использовано при решении задач дистанционного контроля [14], воздействия на биологические ткани [6-14, 2126], спектроскопии [27,47].

Сравнительный анализ известных источников лазерного излучения с длиной волны генерации в районе 3-х мкм показал, что одним из наиболее перспективных типов лазеров данного диапазона являются лазеры на а 1 кристаллах, активированных ионами эрбия Ег . Несмотря на то, что лазерная генерация в данных средах получена довольно давно [28-30], эрбиевые лазеры имеют значительный потенциал развития связанный с использованием селективной накачки лазерными диодами [4,5,14,31]. Использование диодной накачки позволяет улучшить технико-эксплуатационные характеристики лазеров данного типа, в частности увеличить срок службы лазера, уменьшить его габариты, энергопотребление. В частности, становиться возможным создание систем с излучателем, расположенным непосредственно в рабочем наконечнике (handpiece), что снижает потери на доставку излучения до объекта и тем самым существенно увеличивает эффективность системы.

Следует отметить, что в большинстве задач, решаемых с использованием лазеров трехмикрометрового диапазона, требуется лазерное излучение с высоким уровнем импульсной мощности, а таже стабильными спектральными и временными параметрами. Это определяет высокую потребность в способах оптимизации и управления характеристиками эрбиевых лазеров с диодной накачкой.

Цель и задачи диссертационной работы

Цель диссертационной работы - разработка способов оптимизации и управления характеристиками генерации малогабаритных Er:YLF и ErrYAG лазеров среднего ИК диапазона для медицинских применений.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Разработать математические модели, описывающие динамику процессов генерации на переходе между энергетическими уровнями 4In/2-4Ii3/2 эрбиевых лазеров с импульсно-периодической диодной накачкой.

2. Провести экспериментальные исследования спектральных и энергетических параметров генерации Er:YLF и Er:YAG лазеров с диодной накачкой, в т.ч. и для апробации и уточнения параметров разработанных моделей.

3. Разработать способы оптимизации и управления генерационными характеристиками Er:YLF и Er: YAG лазеров для увеличения эффективности и импульсной мощности их генерации.

Научная новизна работы определяется тем, что в ней впервые: 1. Разработаны математические модели многочастотной генерации Er:YLF и Er:YAG лазеров с диодной накачкой, учитывающие переходы между основными нижними энергетическими уровнями иона Ег3+, в т.ч. процессы нелинейной релаксации (апконверсия, самотушение люминесценции).

2. Исследовано влияние режимов импульсно-периодической диодной накачки на спектральные и энергетические параметры генерации ЕпУЪР и ЕпУАХл лазеров.

3. Показана и обоснована возможность управления спектром генерации эрбиевых лазеров при селективной накачке на энергетический уровень 411 \/2, за счет изменения мощности, длительности и частоты следования импульсов накачки при импульсно-периодическом режиме работы лазера.

4. Установлено, что в режиме свободной генерации пиковые мощности импульсов генерации ЕпУЪР лазера с диодной накачкой на различных длинах волн перехода 41ц/2-411з/2 приблизительно одинаковы, в то время как в режиме модуляции добротности Бе ^п8е затвором мощность пичков генерации на длине волны 2.66 мкм существенно меньше мощности пичков излучения генерации на длинах волн 2.71 и 2.81 мкм.

5. Достигнута пиковая мощность генерации излучения- ЕпУЪР лазера с диодной накачкой порядка 100 кВт на длине волны 2.81 мкм в режиме модуляции добротности резонатора пассивным затвором на основе кристалла Ре" :7п8е.

Основные положения и результаты, выносимые на защиту

1. Расчетные модели, описывающие многочастотную генерацию ЕпУЪР и ЕпУАв лазеров с селективной накачкой на энергетические уровни 41ц/2 и 41п/2, с помощью которых можно выполнить исследование и оптимизацию выходных спектрально-энергетических характеристик лазеров как в режиме свободной генерации, так и в режиме пассивной модуляции добротности.

2. Управление длинами волн генерации ЕпУЪР и ЕпУАО лазеров, соответствующих линиям переходов между мультиплетами А\\т и 41п/2, в импульсно-периодическом режиме может осуществляться за счет изменения энергетических и временных параметров импульсов накачки без установки дополнительных спектрально селективных элементов в резонатор лазера.

3. Выбор параметров частотно-импульсного режима селективной накачки эрбиевых лазеров, обеспечивающих заданный спектральный состав излучения, может быть выполнен на основе использования упрощенной трехуровневой аналитической модели.

4. Смена длины волны генерации в течение импульса диодной накачки ЕпУЫ7 лазера, работающего в режиме пассивной модуляции добротности резонатора затвором на кристалле Ре2+^п8е, происходит в той же последовательности, что и в режиме свободной генерации. При этом в отличие от режима свободной генерации, в режиме модуляции добротности мощность пичков генерации на длине волны 2.66 мкм существенно меньше мощности пичков генерации на длине волны 2.81 мкм.

Реализация результатов диссертационной работы

Результаты диссертационной работы были использованы в СПбГУ ИТМО,

ЗАО «УНП Лазерный центр ИТМО», ООО «Технологии. Внедрение. Наука.» при реализации проектов «Динамика генерации кристаллических эрбиевых лазеров при наличии кросс-релаксационных процессов передачи энергии возбуждения» (грант № РНП.2.1.2.4867, 2006-2008 гг.) и «Исследование и управление параметрами генерации твердотельных эрбиевых микролазеров для оптимизации процессов взаимодействия оптического излучения с биотканью» грант № РНП. 2.1.2/4302, 2008-2010 гг.) федеральной программы «Развитие научного потенциала высшей школы», проекта «Исследование процессов многочастотной генерации малогабаритных твердотельных лазеров среднего

ИК-диапазона с диодной накачкой» (2008-2010 гг.) тематического плана научно-исследовательских работ СПбГУ ИТМО, проектов ООО «Технологии.

Внедрение. Наука»: «Разработка методов увеличения импульсной мощности эрбиевого микролазера трехмикронного диапазона, работающего в импульснопериодическом режиме со средней мощностью выше 1 Вт» и «Разработка методов пассивной модуляции добротности малогабаритных эрбиевых лазеров с диодной накачкой» в рамках федеральной программы «Участник 6 молодежного научно-инновационного конкурса (У.М.Н.ИЖ.)» и создании малогабаритного Er:YLF лазера с диодной накачкой в ЗАО «УНП Лазерный центр ИТМО».

Материалы диссертационной работы используются в- учебном процессе кафедры Лазерной техники и биомедицинской оптики Санкт-Петербургского государственного университета информационных технологий, механики и оптики при подготовке: студентов not направлению 200200 «Оптотехника», специальности 200201 «Лазерная техника и лазерные технологии», при подготовке бакалавров по направлению 140400 «Техническая физика».

Личный вклад автора

Общая постановка цели и задач диссертационной работы проведены совместно с научным руководителем данной работы. Лично соискателем ' ' - ' 1 • выполнены разработка компьютерных моделей Er:YLF и Er:YAG лазеров, проведен анализ результатов исследования; с применением разработанных; моделей. Исследования и, анализ экспериментальных характеристик лазеров^ их сравнение с результатами теоретического моделирования выполнены; совместно с сотрудниками; кафедры лазерной; техники и биомедицинской оптики М.В. Иночкиным, В.В. Назаровым, Л.В. Хлопониным при непосредственном участии соискателя;

Апробация работы и публикации,

Результаты, изложенные в диссертации, докладывались и обсуждались, на международных и; российских, конференциях: Международные конференции^ «Оптика лазеров» (Санкт-Петербург, 2008, 2010 г.), Fundamentals of' laser assisted, micro-& nanotecnologies (Санкт-Петербург, 2010 г.), Всероссийская межвузовская конференция молодых ученых (Санкт-Петербург, 2008, 2009, 2010 г.), а также на семинарах кафедры ЛТиБМО СПбГУ ИТМО, где были положительно восприняты, научной общественностью:

Доклад соискателя «Модель многочастотной генерации эрбиевых кристаллов в диапазоне 3 мкм при селективной накачке на нижний лазерный уровень» был отмечен дипломом «за лучший доклад на секции» Всероссийской межвузовской конференции молодых ученых (14-17 апреля 2009 г.).

Результаты диссертации опубликованы в 7 печатных работах, из них 4 в изданиях, входящих в перечень российских рецензируемых научных журналов, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертаций на соискание ученых степеней доктора и кандидата наук (список ВАК).

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка цитируемой литературы. Материал изложен на 150 страницах, содержит 54 рисунка, 19 таблиц и список литературы из 157 наименований.

Заключение диссертации по теме «Квантовая электроника», Сачков, Дмитрий Юрьевич

Заключение

В рамках обзора научно-технической литературы было показано, что использование лазеров на эрбиевых кристаллах по-прежнему представляет собой один из оптимальнейших способов получения гененерации в области длин волн 3 мкм. При этом структура полос поглощения эрбиевых лазеров позволяет осуществлять селективную накачку перехода 41ц/2-411з/2 излучением мощных лазерных диодов. Очевидные преимущества лазеров с диодной накачкой определяют большие перспективы дальнейшего развития эрбиевых лазеров. К сожалению, характеристики генерации существующих на данный момент эрбиевых лазеров с диодной накачкой значительно уступают ламповым системам и зачастую недостаточны для практического применения.

Данная работа посвящена разработке способов оптимизации и управления характеристиками генерации малогабаритных ЕпУЬБ и ЕпУАО лазеров среднего ИК диапазона.

В диссертарционной работе получены следующие результаты:

1. Разработана математическая модель многочастотной генерации ЕпУЬР и ЕпУАв лазеров с диодной накачкой, учитывающая переходы между основными нижними энергетическими уровнями иона Ег , в т.ч. процессы нелинейной релаксации (апконверсия, самотушение люминесценции). Модель позволяет учитывать возможность реализации конкурирующих процессов генерации на любой из 21-ой линии переходов между

4Т 4Т мультиплетами 1ц/2И 113/2.

2. Получены аналитические выражения, отражающие основные особенности генерации лазеров на кристаллах ЕпУЕБ и ЕпУАО с диодной накачкой на энергетический уровень 41ц/2, работающих в режиме свободной генерации, и позволяющие производить расчет параметров генерации данных лазеров (в т.ч. в случае импульсно-периодического режима накачки).

3. Получены аналитические выражения, описывающие процесс непрерывной генерации ЕпУЬР и ЕпУАв лазеров при селективной накачке на энергетический уровень 4113/2.

4. Рассчитана предельная эффективность генерации ЕпУТЛ7 и Ег.УАО лазеров при селективной накачке на энергетические уровни А1\т и 411з/2- В случае накачки на уровень А1\т она составляет 66.1% и 52.5% для ЕпУЫ7 и ЕпУАО соответственно. При селективной накачке на энергетический уровень 411 з/2 предельная эффективность генерации ЕпУТЛ7 лазера составляет 32%, ЕпУАО лазера - 24.2%.

5. Экспериментально и теоретически исследована динамика многочастотной генерации ЕпУЫ7 и ЕпУАО лазеров с диодной накачкой в режиме свободной генерации. Получено, что длина волны генерации ЕпУЕР лазера меняется в течение импульса диодной накачки в последовательности 2.66, 2.71, 2.81, 2.84 мкм. Для кристалла ЕпУАО наблюдалась смена длины волны генерации в последовательности 2.70, 2.80, 2.83 мкм.

6. Разработана математическая модель, описывающая процессы генерации ЕпУЫ7 и ЕпУАО лазеров в режиме генерации малого числа- поперечных мод и позволяющая учитывать неоднородности распределения накачки и потерь излучения в резонаторе.

7. Получены импульсы излучения малогабаритного ЕпУЦр лазера с диодной накачкой с энергией 72 мДж при средней мощности излучения до 2 Вт.

8. Теоретически и экспериментально исследована зависимость задержек начала генерации ЕпУХЛ7 лазера, работающего в режиме свободной генерации, на различных длинах волн от параметров импульсно-периодического режима накачки.

9. Предложен метод управления спектром генерации эрбиевых лазеров, основанный на изменении параметров накачки при импульсно-периодическом режиме работы лазера.

10. Реализован режим пассивной модуляции добротности резонатора ЕпУЫ7 лазера с диодной накачкой при помощи затвора на основе кристалла-Бе" ^п8е. Получены импульсы излучения с пиковой мощностью порядка

100 кВт и длительностью 30 не на длине волны 2.81 мкм.

135

Зарегистрирована смена длины волны генерации в течение импульса диодной накачки ЕггУЬБ лазера, работающего в режиме пассивной модуляции добротности резонатора затвором на кристалле Ре2+:2п8е, происходящая в той же последовательности, что и в режиме свободной генерации. При этом в отличие от режима свободной генерации, в режиме модуляции добротности мощность пичков генерации на длине волны 2.66 мкм была меньше мощности пичков генерации на длине волны 2.81 мкм в 40 раз.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Сачков, Дмитрий Юрьевич, 2010 год

1. Кравцов H.B. Основные тенденции развития твердотельных лазеров с полупроводниковой накачкой // Квантовая Электроника. 2001. Т. 31. №8. С. 661-677.

2. Чижиков В.И. Твердотельные лазеры с полупроводниковой накачкой // Соросовский образовательный журнал. 2001. Т. 7, №8. С. 103-107.

3. X. Yu, Y. Jin, W. Chen, P. Huang, L. Gu. Novel biomedical tetrahedral mesh methods: algorithms and applications // Proc. of SPIE. 2007. Vol. 6789. paper 67891T.

4. H. Pratisto, M. Frenz, M. Ith, H. 3 Altermatt, H.P. Weber. Use of 3 pm Laser Radiation in Middle Ear Surgery // Proc. of SPIE. 1995. Vol. 2323. p. 179 184.

5. T. Gao, L. Sun, Ch. Li, Z. Zhou, L. Qi. Lasers in the Skin Cosmetic Problems and Solutions // Proc. of SPIE. 2006. Vol. 5967. paper 596707.

6. S.A. Ozler, R.A. H.-f Jeffrey, J. Andrews, G. Baerveldr, M.W. Berns. Infrared Laser Sclerostomies // Investigative Ophthalmology & Visual Science. 1991. Vol. 32. No. 9. P. 2498-2503.

7. V.N. Bali, A.S. Guk, S.P. Kropotov, D.Yu. Maday, T.A. Kuzovkova, V.A. Serebryakov, S.V. Frolov. Erbium Laser with the Wavelength 2.69 um in the Odontopreparation // Proc of SPIE. 1995. Vol. 2394. P. 252 255.

8. U. Keller, R. Hibst. Experimental studies of the application of the Er:YAG laser on dental hard substances: II. Light microscopic and SEM investigations // Lasers Surg. Med. 1989. Vol. 9. P. 345 351.

9. V. Romano, R. Rodriges, H.J. Altermatt, M. Frenz, H.P. Weber. Bone microsurgery with IR-lasers: a comparative study of the thermal action at different waveleength // Proc. SPIE. 1994. Vol. 2077. P. 87 96.

10. I.T. Sorokina, K.L. Vodopyanov. Solid-State Mid-Infrared Laser Sources. — Berlin: Springer. 2003. 558 p.

11. V.M. Zolotarev, B.A. Mikhailov, L.I. Alperovich, S.I. Popov. Disperision and Absorption of Liquid Water in the Infrared and Radio Regions of the Spectrum // Opt. Spectrosc., 1969. Vol. 27. P. 430 432.

12. C.W. Robertson, D. Williams. Lambert absorption coefficients of water in the infrared//J. Opt. Soc. Amer., 1971. Vol. 61. No 10. P. 1316- 1320.

13. J.A. Izatt, D. Albagli, M. Britton, J.M. Jubas, I. Itzkan, M.S. Feld. Wavelength Dependence of Pulsed Laser Ablation of Calcified Tissue // Lasers in surgery and Medicine. 1991. Vol. 11. P. 238-249.

14. J. Meister, R. Franzen, K. Forner, H. Grebe. Influence of the water content in dental enamel and dentin on ablation with erbium YAG and erbium YSGG lasers // Journal of Biomedical Optics. 2006. Vol. 11. №3. paper 34030.

15. H. Graener, G. Seifert, A. Lubereau. New spectroscopy of water using tunable picosecond pulses in infrared. // Physical review letters. 1991. Vol. 66. No 16. P. 1092-2095.

16. H.A. Wigdor, J.T. Walsh, J.D.B. Featherstone, S.R. Visuri, D. Fried, J.L. Waldvogel. Lasers in Dentistry // Lasers in Surgery and Medicine. 1995. Vol. 16. P. 103 133.

17. I.M. Rizolu, L.G. DeShazer, L.R. Eversole. Soft Tissue Cutting With A Pulsed 30-Hz Er,Cr:YSGG Laser // Proc. of SPIE. 1995. Vol. 2396. P. 273 283.

18. H. Pratisto, M. Frenz, M.H. Altermatt, H.P. Weber. Use of 3 pm Laser Radiation in Middle Ear Surgery // Proc. of SPIE. 1995. Vol. 2323. P. 179 184.

19. R. Hibst, U. Keller. Experimental studies of the application of the Er:YAG laser on dental hard substances: I Meashurement of the ablation rate // Lasers in surgery and Medicine. 1989. Vol. 9. P. 338 344.

20. R. J. Freiberg, Colette Cozean. Pulsed erbium laser ablation of hard dental tissue: the effects of atomized water spray vs water surface film // Proc. of SPIE. 2002. Vol. 4610. P. 74-81.

21. R.C. Nuss, R.L. Fabian, R. Sarkar, C.A. Puliafito. Infrared laser bone ablation // Lasers in surgery and Medicine. 1988. Vol. 8. P. 381 391.

22. A.A. Kaminskii. Laser Crystals: Their Physics and Properties. Berlin: Springer. 1981.

23. E.V. Zharikov, V.I. Zhekov, L.A. Kulevskii, T.M. Murina,V.V. Osiko, A.M. Prokhorov, A.D. Savelev, V.V. Smirnov, B.P. Starikov, M.I. Timoshechkin.n t

24. Stimulated emission from Er ions in yttrium aluminum garnet crystals at 2.94 um. // Sov. J. Quantum Electron. 1975. Vol. 4. No. 8. P. 1039 1040.

25. Kh.S. Bagdasarov, V.I. Zhekov, V.A. Lobachev, T.M.Murina, A.M. Prokhorov. Y3Al5012:Er3+ laser (k =2.94 \xm, T=300°K) // Sov. J. Quant. Electron. 1983. Vol. 13. No. 2. P. 262 263.

26. A.A. Kaminskii, T.I. Butaeva, V.A. Fedorov, Kh.S. Bagdasarov, A.G. Petrosjan. Absorbtion, Luminescence, and stimulated emission investigation in Lu3Oi2Er3+ crystals //Phys. Status Solidi (a). 1977. Vol. 39, p.541 548.

27. Meister J., Franzen R., Apel Ch., Gutknecht N. Multireflection pumping concept for miniaturized diode-pumped solid-state lasers // Applied Optics. 2004. Vol. 43. No. 31. P. 5864 5869.

28. U. Hommerich, X. Wu, V.R. Davis. Demonstration of room-temperature laser action at 2.5 um from Cr2+:Cd0.85Mno.i5Te. // Opt. Lett., 1997. Vol. 22. No. 15. P. 1180- 1182.

29. G.J. Wagner, T.J. Carrig, R.H. Page, K.I. Schaffers, J.-O. Ndap, X. Ma, A. Burger. Continuous-wave broadly tunable Cr2+:ZnSe laser. // Opt. Lett., 1999. Vol. 24. No. 1,P. 19-21.

30. A. Gallian, V.V. Fedorov, S.B. Mirov, V.V. Badikov, S.N. Galkin, E.F. Voronkin, A.I. Lalayants. Hot-pressed ceramic Cr2+:ZnSe gain-switched laser // Opt. Express., 2006. Vol. 14. No. 24. P. 11694 11701.

31. L.D. DeLoach, R.H. Page, G.D. Wilke, S.A. Payne, S.F. Krupke W.F. Krupke. Transition metal-doped zinc chalcogenides: spectroscopy and laser demonstration of a new class of gain media. // IEEE J. Quantum Electron. 1996. Vol. 32. P. 885 -895.

32. K. Graham, S.B. Mirov, V.V. Fedorov, M.E. Zvanut, A. Avanesov, V. Badikov, B. Ignat'ev, V. Panyutin, G. Shevirdyaeva. Laser performance of Cr2+ doped ZnS //Proc. of SPIE. 2001. Vol. 4267. P. 81 88.

33. G.J. Wagner, T.J. Carrig, R.H. Page, K.I. Schaffers, J.O. Ndap, X. Ma, A. Burger. Continuous-wave broadly tunable Cr2+: ZnSe laser // Opt. Lett., 1999. Vol. 24. P. 19-21.

34. T.J. Carrig, G.J. Wagner, G.J. Sennaroglu, J.Y. Jeong, C.R. Pollock. Acousto-optic modelocking of a Cr :ZnSe laser // Advanced Solid State Lasers (OSA Proceedings Series). H. Injeyan, U. Keller, C. Marshall, eds. - 2001. Vol. 34. P. 182- 187.

35. E. Sorokin, I.T. Sorokina, R.H. Page. Room-temperature CW diode-pumped Cr2+:ZnSe laser // Advanced Solid- State Lasers (OSA Proceedings Series). -S. Payne, C. Marshall, eds. 2001. Vol. 46. P. 101 - 105.

36. E. Sorokin, I.T. Sorokina. Tunable diode-pumped continuous-wave Cr2+:ZnSe laser // Appl. Phys. Lett., 2002. Vol. 80. P. 3289 3291.

37. J. McKay, K.L. Schepler, G.C. Catella. Efficient grating tuned mid-IR Cr2+:CdSe laser // Opt. Lett., 1999. Vol. 24. P. 1575 1577.

38. S. Mirov, V. Fedorov, I. Moskalev, D. Martyshkin, Ch. Kim. Progress in Cr2+ and Fe2+ doped mid-IR laser materials // Laser & Photon. Rev., 2010. Vol. 4. No. 1.P.21 -41.

39. U. Demirbas, A. Sennaroglu. Intracavity-pumped Cr2+:ZnSe laser with ultrabroad tuning range between 1880 and 3100 nm // Opt. Express. 2006. Vol. 31. No. 15. P. 2293 -2295.

40. B.A. Акимов, В.И. Козловский, Ю.В. Коростелин, А.И. Ландман,

41. Ю.П. Подмарьков, М.П. Фролов. Внутрирезонаторная лазерная140спектроскопия с использованием Сг rZnSe-лазера // Квантовая электроника. 2004. Т. 34. №2. С. 185 188.

42. T.J. Carrig, Gregory, J. Wagner, William, J. Alford, A. Zakel. Chromium-doped chalcogenide lasers // Proceedings of SPIE. 2004. Vol. 5460. P. 74 82.

43. I.S. Moskalev, V.V. Fedorov, S.B. Mirov. Tunable, Single-Frequency, and Multi-Watt Continuous-Wave Cr2+:ZnSe Lasers // Opt. Express. 2008. Vol. 16. No. 6. P. 4145-4153.

44. M.W. French, R. Mellish, J.R. Taylor, P.J. Delfyett, L.T. Florez. Mode-locked all-solid-state diode-pumped CriLiSAF laser // Opt. Lett., 1993. Vol. 18. No. 22. P. 1934- 1936.

45. M.E. Doroshenko, H. Jelinkov, P. Koranda, J. Sulc, T.T. Basiev, V.V. Osiko, V.K. Komar, A.S. Gerasimenko, V.M. Puzikov, V.V. Badikov, D.V. Badikov.• 2~Ь 2*11

46. Tunable mid-infrared laser properties of Cr :ZnMgSe and Fe :ZnSe crystals // Laser Phys. Lett., 2010. Vol. 7. No. 1. P. 38 45.

47. J.J. Adams, C. Bibeau, R.H. Page, D.M. Krol, L.H. Furu, S.A. Payne. 4.0-4.5-mm lasing of Fe:ZnSe below 180 K, a new mid-infrared laser material // Opt. Lett., 1999. Vol. 24. No. 23. P. 1720 1722.

48. V.A. Akimov, M.P. Frolov, Y.V. Korostelin, V.I. Kozlovsky, A.I. Landman, Y.P. Podmar'kov, A.A. Voronov. Room-temperature operation of a Fe2+:ZnSe laser // Proc. SPIE. 2007. Vol. 6610. paper 661009.

49. B.A, Акимов, В.И. Козловский, Ю.В. Коростелин, А.И. Ландман, Ю.П. Подмарьков, М.П. Фролов. Эффективный ИК лазер на кристалле ZnSe:Fe с плавной перестройкой в спектральном диапазоне 3.77-4.40 мкм // Квантовая электроника. 2004. Т. 34. №10. С. 912 914.

50. V.E. Kïsel, V.G. Shcherbitskii, N.V. Kuleshov, L.I. Postnova, V.I. Levchenko. Saturable absorbers for passive Q-switching of erbium lasers emiting in the region of 3 um // Journal of Applied Spectroscopy. 2005. Vol. 72. No. 6. P. 818 823.

51. A.A. Воронов, В.И. Козловский, Ю.В. Коростелин, А.И. Ландман, Ю.П. Подмарьков, М.П. Фролов. Лазерные характеристики кристалла FerZnSe в диапазоне температур 85-255 К // Квантовая электроника. 2005. Т. 35. №9. С. 809-812.

52. Р.В. Klein, J.E. Furneaux, R.L. Henry. Laser oscillation at 3.53 um from Fe2+ in n-lnP:Fe // Appl. Phys. Lett., 1983. Vol. 42. Iss. 8. P. 633 640.

53. J. Kernal, V.V. Fedorov, A. Gallian, S.B. Mirov. V.V. Badikov. 3.9-4.8 um gain-switched lasing of Fe:ZnSe at room temperature // Opt. Express. 2005. Vol. 13. No. 26. P. 10608 10615.

54. B.A. Акимов, A.A. Воронов, В.И. Козловский, Ю.В. Коростелин, А.И. Ландман, Ю.П. Подмарьков, М.П. Фролов. Эффективная лазерная генерация кристалла Fe2+:ZnSe при комнатной температуре // Квантовая электроника. 2006. Т. 36. №4. С. 299 301.

55. W.S. Rabinovich, S.R. Bowman, В .J. Feldman. Laser pumped 3 um Ho:YALO laser // OSA Annual meeting. Technical digest series. 1989. Vol. 18. paper TU04.

56. R. Steiner, H.-J. Poh, I.A. Mironov. 3um-laser converter for medical applications // Proc. Of SPIE. 1997. Vol. 3199. P. 215 219.

57. R. C. Stoneman, L. Esterowitz. Intracavity-pumped 2.09-um Ho:YAG laser // Opt. Lett., Vol. 17. No. 10. 1992. P. 736 738.

58. Yu.D. Berezin, L.V. Kovalchuk, B.G. Mailnln, LP. Savlriov, V.A. Serebryakov, B. Shatlrovsky. Multi wavelength YAG:Nd/Ho laser sirgery setups//Proc of SPIE. 1996. Vol. 3091. P. 134- 138.

59. D.W. Anthon. Three micron laser // United States patent №5070507. 1991

60. B.M. Antipenko, A.L. Ashkalunin, A.A. Mak, B.V. Sinitsyn, Yu.V.1. Ti.

61. Tomashevich, G.S. Shakhkalamyan. Three-micron laser action in Dy // Sov. J. of Quantum Electronics. 1980. Vol.10, No 5. P. 560 563.

62. M.B. Петров, A.M. Ткачук. Оптические спектры и многочастотная генерация вынужденного излучения иона кристаллов LiYF4:Er // Оптика и спектроскопия. 1978. Т. 45. Вып. 1. С. 147-155.

63. P.F. Moulton, J.G. Manni, G.A. Rines. Spectroscopic and laser characteristics of Er,Cr:YSGG // IEEE J. Quantum Electron. 1988. Vol. 24.1. 6. P. 960 973.

64. M. Stalder, W. Lufthy, and H. P. Weber. Five new 3-um laser lines in YAI03:Er // Opt. Lett., 1987. Vol. 12. No. 8. P. 602 604.

65. C. Labbe, J.L. Doualan, P. Camy, R. Moncorge, M. Thuau. The 2.8 um laserо iproperties of Er doped CaF2 crystals // Optics Communications. 2002. Vol. 209. P. 193- 199.

66. X. Zhu, R. Jain. Compact 2 W wavelength-tunable Er.ZBLAN mid-infrared fiber laser// Opt. Express, 2007, Vol. 32, No. 16, p. 2381 2383

67. A. Zajac, M. Skorczakowski, J. Swiderski, P. Nyga. Electrooptically Q-switched mid-infrared Er:YAG laser for medical applications // Optics Express. 2004. Vol. 12. No 21. P. 5125 5130.

68. Vodopyanov K. L., Lukashev A. V., Phillips С. C., Ferguson I. T. Passive mode locking and Q-switching on an erbium 3 |um laser using thin InAs epilayers grown by molecular beam epitaxy // Appl. Phys. Lett. 1991. Vol. 59. P. 1658 -1660.

69. S Shell, V.G. Ostroumov, J. Breguet, W. Luthy, H.P. Weber and I.A. Shcherbakov. Acoustic Q switching of erbium lasers // IEEE J. Quantum Electron. 1990. Vol. 26. P. 1111 1114.

70. P. Maak, L. Jakab, P. Richter, H. J. Eicher, B. Liu. Efficient Acousto-Optic Q Switching of ErrYSGG Lasers at 2.79- jim Wavelength // Appl. Opt., 2000. Vol. 39. No. 18. P. 3053-3059.

71. J. Breguet, A.F. Umyskov, W. Luthy, I.A. Shcherbakov and H.P. Weber. Electrooptically Q-switched 2.79 pm YSGG:Cr:Er laser with an intracavity polarizer // IEEE J. Quantum Electron. 1991. Vol. 27.1. 2. P. 274 276.

72. K.S. Bagdasarov, N.V. Belugina, G.V. Gomelauri and A.A. Manenkov. Optical strength of YAG and LiNb03 crystals irradiated* with giant pulses from a YAG:Er3+ laser // Sov. J. Quantum Electron. 1980. Vol. 10. No. 6. P. 777 778.

73. K.S. Bagdasarov, V.I. Zhekov, L.A. Kulevskii, V.A. Lobachev, T.M. Murina and A.M. Prokhorov. Giant laser radiation pulses from erbium-doped yttrium aluminium garnet crystals // Sov. J. Quantum Electron. 1980. Vol. 10. No. 9. P. 1127-1131.

74. M. Skorczakowski, P. Nyga, A. Zajac, W. Zendzian. 2.94 \im Er:YAG laser Q-switched with RTP Pockels cell II Proceedings of The European Conference on Lasers and Electro-Optics (CLEO/Europe). 2003. Paper CA4-04-WEN.

75. H. Jelinkova, M. Nemec, J. Sulc, M. Cech, M. Ozolinsh. Er:YAG laser giant pulse generation // Proc. SPIE. 2002. Vol. 4903. P. 227 232.

76. F. Konz, M. Frenz, V. Romano, M. Forrer, H.P. Weber. Active and passive Q-switching of 2.79 um Er:Cr:YSGG laser // Opt. Commun., 1993. Vol. 103. P. 398 -404.

77. H. Jeninkova, J. Sulc, P. Koranda, M. Nemec, M. Cech, M. Jelinek. LiNb03 Pockels cell for Q-switch of Er:YAG laser // Laser Physics Letters. 2004. Vol. 1(2). P. 59-64.

78. Kh.S. Bagdasarov, V.P. Danilov, L.A. Kulevskii, V.A. Lobachev, T.M. Murina, A.M. Prokhorov. Giant laser radiation pulses from erbium-doped yttrium aluminium garnet crystals // Sov. J. Quantum Electron., 1980. Vol. 10. P. 1127-1130.

79. M. Skorczakowski, A. Zajac, J. Swiderski. 2.94 um electro-optically Q-switched Er:YAG laser with high output energy // Proc. of 2005 OSA/ASSP. 2005. paper MF16.

80. P. Koranda, M. Nemec, H. Jelinkova, J. Sulc, M. Cech. Electro-optically Q-switched Er:YAG laser// Proc. of 2005 OSA/ASSP. 2005. paper WB7.

81. CrEr:YSGG laser with high output energy and FTIR-Q-switch // Optics Communications. 1996. Vol. 125. P. 90-94.

82. H.J. Eichler, В. Liu, М. Kayser S.I. Khornenko. Er:YAG-laser at 2.94 pm Q-switched by a FTIR-shutter with silicon output coupler and polarizer // Optical Materials. 1996. No. 5. P. 259 265.

83. S.E. Sverchkov, B.I. Denker, V.V. Osiko, Yu. E. Sverchkov, A.P. Fefelov and S.I. Khomenko. Effective eyesafe frustrated-total-internal-reflection Q-switched erbium glass lasers //Proc. SPIE. 1992. Vol. 1627. P. 42 45.

84. H. J. Eichler, B. Liu, and O. Sperlich. 3 mm erbium laser with an SBS phase conjugating mirror // Proc. SPIE. 1998. Vol. 3265. P. 75 82.

85. H.J. Eichler, B. Liu, M. Kayser, S.I. Khomenko. Er:YAG laser at 2.94 mm Q-switched by a FTIR-shutter with silicon output coupler and polarizer // Opt. Commun., 1996. Vol. 125. P. 250 256.

86. A. Hogele, C. Zioiek, H. Lubatschowski, S. Lohmann, H. Welling, A. Olmes, and W. Ertmer. FTIR-Q-switched 3 um erbium lasers for applications in laser surgery // Laser und Optoelektronik. 1997. Vol. 29. P. 102 105.

87. K.L. Vodopyanov, L.A. Kulevskii, P.P. Pashinin and Prokhorov. Water and ethanol as yttrium-erbium-aluminium garnet laser // Sov. Phys. Jetp. 1982. Vol. 55. P. 1049- 1051.

88. Vodopyanov K.L., Shori R., Stafsudd O.M. Generation of Q-switched Er:YAG laser pulses using evanescent wave absorption in ethanol // Appl. Phys. Lett., 1998. Vol. 72. No. 18. P. 2211 -2213.r

89. K.L. Vodopyanov, A.V. Lukashev. Passive mode locking and Q switching of an erbium 3 pm laser using thin InAs epilayers grown by molecular beam epitaxy // Appl. Phys. Lett., 1991. Vol. 59. No 14. P. 1658 1660.

90. A. Martinez, A. Gallian, P. Marine, V. Fedorov, S. Mirov. Fe:ZnSe and ZnS polycrystalline passive Q-switching of 2.8 um Er:Cr:YSGG laser // Proc. of OSA/ASSP. 2007. paper TuB24

91. H.J. Eichler, B. Liu, O. Sperlich. 3 um erbium laser with a SBS phase conjugating mirror//Proc. of SPIE. Vol. 3265. P. 75 82.

92. A. Zajac, M. Skorczakowski, J. Swiderski, P. Nyga. Electrooptically Q-switched mid-infrared ErrYAG laser for medical applications // Optics Express. 2004. Vol. 12. No. 21. P. 5125 5130.

93. S. Shell, V.G. Ostroumov, J. Breguet, W. Luthy, H.P. Weber and I.A. Shcherbakov. Acoustic Q switching of erbium lasers // IEEE J. Quantum Electron. 1990.Vol. 26. P. 1111 1114.

94. P. Maak, L. Jakab, P. Richter, H. J. Eicher, B. Liu. Efficient Acousto-optic Q switching of Er.YSGG lasers at 2.79- pm Wavelength // Appl. Opt., 2000. Vol. 39. No. 18. P. 3053 -3059.

95. J. Breguet, A.F. Umyskov, W. Luthy, I.A. Shcherbakov and H.P. Weber. Electrooptically Q-switched 2,79 jum YSGG:Cr:Er laser with an intracavity polarizer // IEEE J. Quantum Electron. 1991. Vol. 27.1. 2. P. 274 276.

96. H. Jelinkova, M. Nemec, J. Sulc, M. Cech, M. Ozolinsh. Er:YAG laser giant pulse generation // Proc. SPIE. 2002. Vol. 4903. P. 227 232.

97. Konz, M. Frenz, V. Romano, M. Forrer, H.P. Weber. Active and passive Q-switching of 2.79 um Er:Cr:YSGG laser // Opt. Commun., 1993. Vol. 103. P. 398 -404.

98. A.Hogele, G. Horbe, H. Lubatschowski, H. Welling, W. Ertmer. 2.70 um CrEr:YSGG laser with high output energy and FTIR-Q-switch // Optics Communications. 1996. Vol. 125. P. 90 94.

99. K.L. Vodopyanov, A.V. Lukashev. Passive mode locking and Q switching of an erbium 3 pm laser using thin InAs epilayers grown by molecular beam epitaxy // Appl. Phys. Lett., 1991. Vol. 59. No. 14. P. 1658 1660.

100. Vodopyanov K. L., Shori R., Stafsudd О. M. Generation of Q-switched Er:YAG laser pulses using evanescent wave absorption in ethanol // Appl. Phys. Lett., 1998. Vol. 72. No. 18. P. 2211 2213.

101. A. Martinez, A. Gallian, P. Marine, V. Fedorov, S. Mirov. Fe:ZnSe and ZnS polycrystalline passive Q-switching of 2.8 um Er:Cr:YSGG laser // Proc. of OSA/ASSP. 2007. paper TuB24.

102. Иночкин M.B., Назаров B.B., Сачков Д.Ю., Хлопонин JI.B., Храмов В.Ю. Динамика спектра генерации трехмикронного Er.'YLF-лазера при полупроводниковой накачке // Оптич. журнал. 2009. Т. 76, № 11. С. 62 67.

103. Stalder М., Luthy W., Weber H.P. Five new 3-jnm laser lines in YA103:Er // Optics Letters. 1987. Vol. 12. No. 8. P. 602 604.

104. Auzel F., Hubert S, Meichenin D. Multifreqency room-temperature continuousIdiode and Ar* laser-pumped Er laser emission between 2.66 and 2.85 um // Appl. Phys. Lett, 1989. Vol. 54. Iss. 8. P. 681 683.

105. Иночкин М.В., Назаров В.В., Сачков Д.Ю., Хлопонин Л.В., Храмов В.Ю. Динамика спектра излучения EnYLF-лазера в импульсно-периодическом режиме работы // Оптический журнал. 2010. Т. 77. № 7. С. 8 13.

106. Н. Ernst, W. Ertmer, Н. Lubatschowski. 3 |im diode-pumped solid state erbium laser for cataract surgery // Proceedings of SPIE. 2003.Vol. 4968. P. 127 133.

107. К. Fujita, Т. Edamura, Sh. Furuta, M. Yamanishi. High-performance, homogenous broad-gain quantum cascade lasers based on dual-upper-state design // Applied Physics Letters. 2010. Vol. 96. Iss. 24. paper 241107.

108. A. Wittmann, Y. Bonetti, J. Faist, E. Gini, M. Giovannini. Intersubband linewidths in quantum cascade laser designs // Applied Physics Letters. 2008. Vol. 93. Iss. 14. paper 141103.

109. J. Faist, F. Capasso, D.L. Sivco, C. Sirtori, A.L. Hutchinson, A.Y. Cho. Quantum Cascade Laser // Science. 1994. Vol. 264. No. 5158, P. 553 556.

110. L.E. Myers, R.C. Eckardt, M.M. Feyer, R.L. Byer, W.R. Bosenberg, J.W. Pierce. Quasi-phase-matched optical parametric oscillators in bulk periodically poled LiNb03//JOSA B. 1995. Vol. 12.1. 11. P. 2102-2116.

111. K.-J. Boiler, M. Scheidt, B. Beier, C. Becher, M.E. Klein, D.H. Lee. Diode-pumped optical parametric oscillators // Quant. Semiclass Opt., 1997. Vol. 9. P. 173 189.

112. I. Lee, W.J. Alford, J. Bartholomew. Improved 3.4 micron generation from a PPLN OPO with an intracavity PPLN OPA // Advanced Solid-State Photonics (OSA Trends in Optics and Photonics). C. Denman and I. Sorokina, eds. - 2005. Vol. 98. paper 444.

113. L.E. Myers, W.R. Bosenberg, J.I. Alexander, M.A. Arbore, M.M. Fejer, R.L. Byer. CW singly-resonant optical parametric oscillators based on 1.064-um-pumped periodically poled LiNb03 // OSA TOPS on Advanced Solid-State Lasers. 1996. Vol. 1. P. 35-37.

114. W. Ruifen, Ch. L. Ch. Lindy, N. H. Khoon. Nanosecond >4-Micron PPLN OPO Pumped by a Yb Fiber Laser // Proc. of OSA/CLEO. 2004. paper CThT34.

115. M.A. Acharekar, L.H. Morton Jr., E.W. Van Stryland. 2 um Laser Damage and 3-6 um Optical Parametiic Oscillation in AgGaSe2 // Proc. of SPIE. 1994. Vol. 2114. P. 69-81.

116. JI.B. Тарасов. Физика процессов в генераторах когерентного оптического излучения. М.: Радио и связь. 1981. 440 е., ил.

117. List of Fotona© products Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.fotona.com/en/products/ (дата обращения: 01.03.2010)

118. List of BIOLASE Technology Inc. products Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.biolase.com/products.php (дата обращения: 01.03.2010)

119. О. Toma, Е. Osiac, S. Georgescu. Pump wavelengths for an Er:YL,F4 green-emitting laser // Optical Materials. 2007. Vol. 30. P. 181 183.

120. L. Palatella, A. Di Lieto, P. Minguzzi, A. Toncelli, M. Tonelli. Er3+doped crystals: frequency analysis of nonlinear energy transfer. // J. Opt. Soc. Am. B. 2001. Vol. 18. No. 11. P. 1711 1717.

121. Г.М. Зверев, Ю.Д. Голяев, E.A. Шалаев, А.А. Шохин. Лазеры на алюмоиттриевом гранате с неодимом. — М.: Радио и связь, 1985, — 114 с.

122. G. A. Newburgh, Т. Sanamyan, М. Dubinskii. Measurement and Analysis of Upconversion Rates of Er:YAG at Room Temperature // Proc. of SPIE. 2009. Vol. 7325. paper 732503.

123. H. Xu, L. Zhou, Z. Dai, Z. Jiang. Decay properties of Er ions in Er :YAG and Er3+:YA103 // Physica B. 2002. Vol. 324. P. 43 48.

124. S. Georgescu, O. Toma, I. Ivanov. Upconversion from the 4Ii3/2 and 41ц/2 levels in Er:YAG // Journal of Luminescence. 2005. Vol. 114. P. 43 52.

125. Labb'e C., Doualan J.-L., Girard S., Moncorg'e R., Thuau M. Absolute excited state absorption cross section measurements in Er :LiYF4 for laser applications around 2.8 pm and 551 nm // J. Phys.: Condens. Matter. 2000. Vol. 12. P. 6943 -6957.

126. B. Denker, B. Galagan, V. Osiko, S. Sverchkov, A.M. Balbashov, J.E.• • «7 . »J i

127. HellstroEm, V. Pasiskevicius, F. Laurell. Yb ,Er :YAGat high temperatures:

128. Energy transfer and spectroscopic properties // Optics Communications. 2007. Vol. 271. P. 142-147

129. D. Koetke, G. Huber. Infrared excited-state absorption and stimulated-emission cross sections of Er3+-doped crystals //Appl. Phys. B. 1995. Vol. 61. P. 151 158.

130. Х.С. Багдасаров, В.И. Жеков, Т.М. Мурина. Кросс-релаксационный YAG:Er лазер. // Труды ИОФАН. 1989. Т. 19. С. 5 68.

131. Быков В.П., Силичев О.О. Лазерные резонаторы. М.: Физматлит. -2004. 320 с.

132. R. Clausen, G. Huber, М. A. Noginov, G. Q. Sarkissian, I. A. Shcherbakov, А.Н. Stmnge. Pumping of the YSGG:Er3+ Laser Crystal Due to ESA at the Spectral Range -0.8 pm// OSA Proceedings on Adwced Solid-State Lusers. 1991. Vol 10. P. 227-230.

133. M. Pollnau, Th. Graf, J.E. Balmer, W. Luthy, H.P. Weber. Explanation of the CW operation of the Er 3-um crystal laser // Physical Review A. 1994. Vol. 49. No 5, P. 3990 3996.

134. S. Georgescu, O. Toma, H. Totia. Intrinsic limits of the efficiency of 3-um EnYAG laser// Proceedings of SPIE. 2004. Vol. 5581. P. 98 113.

135. W. Koechner, M. Bass. Solid state lasers: a graduate text. New York: Springer. 2003. - 409 p.

136. T. Jensen, A. Diening, G. Huber. Investigation of diode-pumped 2.8-um Er:LiYF lasers with various doping levels // Opt. Lett., 21, pp. 585—587, 1996.

137. О. Звелто. Принципы лазеров: Пер. С англ. 3-е перераб. о доп. изд. — М.: Мир. 1990. - 560 е., ил.

138. М.А. Couto dos Santos, Е. Antic-Fidancev, J.Y. Gesland, J.C. Krupa, M. Lema'itre-Blaise, P. Porcher. Absorption and fluorescence of Er3+-doped LiYF^ measurements and simulation // Journal of Alloys and Compounds. 1998. vol. 275 -277, pp. 435-441