ЛАЗЕРЫ НА КРИСТАЛЛАХ Tm:KLu(WO4)2 и Tm:KY(WO4 )2 В МИКРОЧИП-КОНФИГУРАЦИИ ДЛЯ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ АТМОСФЕРЫ

Diode-pumped solid-state lasers are attractive for a variety of practical applications in many fields of human activity due to their high efficiency, compactness, and long durability. For applications in remote sensing lasers emitting in the spectral range of about 2 microns are required. Materials doped with trivalent thulium ions are promising active media emitting in this spectral range. Potassium rare-earth tungstates are attractive materials among Tm-doped crystals due to their suitable characteristics, such as high values of absorption and stimulated emission cross sections, incignificant concentration quenching of luminescence, well-proven technology of the high quality crystals growth. The purpose of this paper was to compare lasing properties of lasers based on potassium lutetium and potassium yttrium tungstate crystals doped with thulium ions in continuous-wave regime. Experiments were carried out with a diode pumping in microchip cavity configuration. The maximum power of laser radiation at 1947 nm of 1010 mW was obtained with Tm:KY(WO4)2 crystal with the slope efficiency with respect to the absorbed pump power of 51 %. When Tm:KLu(WO4)2 crystal was utilized an output power of 910 mW at 1968 nm wavelength with the slope efficiency of 38 % was obtained. With Tm:KLu(WO4)2 laser a tuning range over 160 nm range was realized with a prism inserted into the laser cavity. Твердотельные лазеры с диодной накачкой находят все более широкое практическое применение во многих областях человеческой деятельности благодаря их высокой эффективности, компактности и длительному сроку службы. Для использования в качестве излучателей при дистанционном зондировании атмосферы требуются лазеры, излучающие в спектральной области около 2 мкм. Перспективными активными средами, излучающими в этой области, являются материалы, активированные трехвалентными ионами тулия. Среди легируемых ионами тулия материалов по своим характеристикам выделяются кристаллы двойных калий-редкоземельных вольфраматов, которые характеризуются большими величинами поперечных сечений поглощения и стимулированного испускания, незначительным концентрационным тушением люминесценции, отработанными технологиями роста образцов высокого качества. Целью настоящей работы являлось сравнение генерационных характеристик лазеров на основе кристаллов калий-лютециевого и калий-иттриевого вольфраматов, активированных ионами тулия, в непрерывном режиме. Эксперименты проводились при диодной накачке активного элемента в конфигурации микрочип-резонатора. Максимальная мощность лазерного излучения на длине волны 1947 нм получена с кристаллом Tm:KY(WO4)2 и составила 1010 мВт при дифференциальной эффективности генерации 51 %. При использовании кристалла Tm:KLu(WO4)2 достигнута выходная мощность лазера 910 мВт на длине волны 1968 нм при дифференциальной эффективности 38 %. При установке внутри резонатора призмы в лазере на кристалле Tm:KY(WO4)2 реализована перестройка длины волны генерации в спектральном диапазоне шириной свыше 160 нм.

Непрерывные лазеры на кристалле Ho:KY(WO4)2и монокристаллическом слое Ho:KGdYbY(WO4)2 при резонансной накачке

2 μm lasers are in demand for a number of practical applications, such as environmental monitoring, remote sensing, medicine, material processing, and are also used as a pump sources for optical parametric generators. Crystals of double potassium tungstates doped with ions of rare-earth elements were shown to be promising materials both for  the  creation  of  classical  solid-state  lasers  and  waveguide  lasers. The aim of this work was to develop a tunable pump laser in the spectral region of 1.9 µm based on double tungstate crystals doped with thulium ions and to study the lasing characteristics of a Ho:KY(WO4)2 crystal and a Ho:KGdYbY(WO4)2 single-crystal epitaxial layer under in-band pumping.With a Ho(1at.%):KY(WO4)2  crystal, continuous wave low-threshold lasing with an output power of 85 mW with a slope efficiency of 54 % at 2074 nm was achieved. For the first time to our knowledge, continuous wave laser  generation  in  a  waveguide  configuration  is  realized  in  a  single-crystal  layer of potassium tungstate doped with holmium ions grown by liquid-phase epitaxy. The maximum output power at a wavelength of 2055 nm was 16.5 mW.Лазерные источники, излучающие в спектральной области около 2 мкм, востребованы для ряда практических применений, таких как экологический мониторинг окружающей среды, дистанционное зондирование Земли, медицина, обработка материалов, а также используются в качестве источников возбуждающего излучения параметрических генераторов света. Кристаллы двойных калиевых вольфраматов, активированные ионами редкоземельных элементов, показали себя перспективными материалами как для создания классических твердотельных, так и волноводных лазеров. Целью настоящей работы являлось создание перестраиваемого лазера накачки, излучающего в спектральной области 1,9 мкм, на основе активированных ионами тулия кристаллов двойных вольфраматов и исследование генерационных характеристик кристалла Ho:KY(WO4)2 и монокристаллического эпитаксиального слоя Ho:KGdYbY(WO4)2 при резонансной накачке в полосу поглощения 5I8 → 5I7 .В лазере на основе кристалла Ho(1ат.%):KY(WO4)2 получена непрерывная низкопороговая генерация с выходной мощностью 85 мВт при дифференциальной эффективности 54 % на длине волны 2074 нм. Впервые реализована непрерывная генерация в волноводном режиме в монокристаллическом слое калиевого вольфрамата, активированного ионами гольмия, выращенного методом жидкофазной эпитаксии. Максимальная выходная мощность на длине волны 2055 нм составила 16,5 мВт

CONTINUOUS-WAVE MICROCHIP LASER GENERATION OF Tm:KLu(WO4)2 AND Tm:KY(WO4)2 CRYSTALS

Diode-pumped solid-state lasers are attractive for a variety of practical applications in many fields of human activity due to their high efficiency, compactness, and long durability. For applications in remote sensing lasers emitting in the spectral range of about 2 microns are required. Materials doped with trivalent thulium ions are promising active media emitting in this spectral range. Potassium rare-earth tungstates are attractive materials among Tm-doped crystals due to their suitable characteristics, such as high values of absorption and stimulated emission cross sections, incignificant concentration quenching of luminescence, well-proven technology of the high quality crystals growth. The purpose of this paper was to compare lasing properties of lasers based on potassium lutetium and potassium yttrium tungstate crystals doped with thulium ions in continuous-wave regime. Experiments were carried out with a diode pumping in microchip cavity configuration. The maximum power of laser radiation at 1947 nm of 1010 mW was obtained with Tm:KY(WO4)2 crystal with the slope efficiency with respect to the absorbed pump power of 51 %. When Tm:KLu(WO4)2 crystal was utilized an output power of 910 mW at 1968 nm wavelength with the slope efficiency of 38 % was obtained. With Tm:KLu(WO4)2 laser a tuning range over 160 nm range was realized with a prism inserted into the laser cavity

Laser performance of Er-doped potassium double tungstate epitaxial layers

Laser operation of Er-doped epitaxial layer of monoclinic double tungstate composition grown onto undoped KYW substrate is demonstrated for the first time. Maximum output power of 16 mW with slope efficiency of 64% is achieved at 1606 nm under direct in-band pumping by a diode-pump Er,Yb-laser at 1522 nm.</p

Непрерывные лазеры на кристалле Ho:KY(WO4)2 и монокристаллическом слое Ho:KGdYbY(WO4)2 при резонансной накачке

2 μm lasers are in demand for a number of practical applications, such as environmental monitoring, remote sensing, medicine, material processing, and are also used as a pump sources for optical parametric generators. Crystals of double potassium tungstates doped with ions of rare-earth elements were shown to be promising materials both for the creation of classical solid-state lasers and waveguide lasers. The aim of this work was to develop a tunable pump laser in the spectral region of 1.9 μm based on double tungstate crystals doped with thulium ions and to study the lasing characteristics of a Ho:KY(WO4)2 crystal and a Ho:KGdYbY(WO4)2 single-crystal epitaxial layer under in-band pumping. With a Ho(1at.%):KY(WO4)2 crystal, continuous wave low-threshold lasing with an output power of 85 mW with a slope efficiency of 54 % at 2074 nm was achieved. For the first time to our knowledge, continuous wave laser generation in a waveguide configuration is realized in a single-crystal layer of potassium tungstate doped with holmium ions grown by liquid-phase epitaxy. The maximum output power at a wavelength of 2055 nm was 16.5 mW

Growth and spectroscopic properties of Sm3+:KY(WO4)2 crystal

A Sm3+:KY(WO4)2 crystal was grown by the modified Czochralski technique. Polarized absorption and fluorescence spectra, as well as a fluorescence decay curve, were recorded at room temperature. Radiative properties such as emission probabilities, branching ratios and radiative lifetimes were investigated within the framework of the Judd-Ofelt theory as well as the theory of f-f transition intensities which takes into account the influence of the excited configurations. Emission cross section spectra were determined. 4G5/2 fluorescence decay was analyzed within the framework of the Inokuti-Hirayama model. The spectroscopic properties of Sm:KYW crystal were compared with those of other Sm3+-doped materials