Регенеративный усилитель чирпированных импульсов на кристалле Yb3+:LuAlO3 с усилением отдельных спектральных компонент для применений в терагерцовой области спектра

Compact diode-pumped chirped pulse regenerative amplifier systems with pulse repetition rate of hundreds kilohertz based on Yb3+-doped crystals are of practical importance for wide range of applications such as materials processing, medicine, scientific research, etc. The aim of this work was to study the Yb3+:LuAlO3 crystal based dual wavelength chirped pulse regenerative amplifier. Perovskite-like aluminate crystals have unique spectroscopic properties that allowed to use amplifier active element gain spectrum as an amplitude filter for amplified pulse spectrum and even obtained dual wavelength amplification without any additional components. In our work a simple way to obtain dual-wavelength operation of chirped pulse regenerative amplifier by using the active medium gain spectrum as an amplitude filter for the formation of the amplified pulses spectrum demonstrated for the first time to our knowledge. Maximum output power of 5.4 W of chirped pulses (3.8 W after compression) and optical-to-optical efficiency of 22.5 % have been obtained for Yb:LuAP E//b-polarization at 200 kHz repetition rate. Compressed amplified pulse duration was about 708 fs while separate spectral components durations were 643 fs and 536 fs at 1018.3 nm and 1041.1 nm central wavelengths, respectively. Performed investigations show high potential of Yb3+:LuAP crystals as active elements of compact diode pumped chirped pulse regenerative amplifiers

Высокомощный лазер на кристалле Yb3+:YAlO3, работающий в режиме синхронизации мод на основе полупроводниковых зеркал с насыщающимся поглотителем

Yttrium aluminium perovskite YAlO3 (YAP) crystal, doped with rare-earth ions, has been extensively studied as a diode-pumped laser host material. The wide interest to rare-earth ions doped YAP crystals is explained by its good thermal and mechanical properties, high natural birefringence, widely used Czochralski growth method. The aim of this work was to study the Yb3+:YAlO3 crystal as an active medium for high power mode-locked laser. Yb3+-doped perovskite-like aluminate crystals have unique spectroscopic and thermooptical properties that allowed using these crystals as an active medium of high power continuous wave (CW) and modelocked (ML) bulk lasers with diode pumping. In our work spectroscopic properties of Yb:YAP crystal and laser characteristics in CW and ML regimes are investigated. Maximum output power of 4 W with optical-to-optical efficiency of 16.3 % and 140 fs pulse duration have been obtained for Yb:YAP E //c-polarization with 10 % output coupler transmittance. Tunability range as wide as 67 nm confirms high promise of using Yb:YAP crystal for lasers working in wide spectral range

Компактный лазер на кристалле Yb3+:LuAlO3 с активной модуляцией добротности резонатора, излучающий на длине волны 999,6 нм для применения в лазерно-искровой эмиссионной спектроскопии

Compact actively Q-switched diode-pumped lasers based on Yb3+-materials are of practical importance for wide range of scientific, industrial and biomedical applications. The aim of this work was to study the Yb3+:LuAlO3 actively Q-switched laser.One of the most promising crystalline hosts for rare-earth ions are Perovskite-like aluminate crystals. Yttrium aluminate crystal YAlO3 (YAP) is a well-known host with good thermal and mechanical properties (thermal conductivity for undoped crystal is about 11 W/m·K and about 8 W/m·K for Yb(5 at.%):YAP) similar to those of YAG. The reduction in the thermal conductivity of doped laser crystal in comparison with host materials is small in the case of ions with close atomic mass and ionic radii such as for Yb3+ and Lu3+. This feature makes LuAlO3 (LuAP) more promising host crystal for doping by Yb3+ ions in contrast to YAP especially for high output power laser systems. In our work, for the first time to the best of our knowledge actively Q-switching laser operation of Yb3+:LuAP single crystal was demonstrated. The maximum average output power of 4.9 W at 50 kHz pulse repetition frequency (PRF) with opt.-to-opt. efficiency of 21 % was obtained with 30 % OC transmittance. Output power as high as 3.3 W with 333 µJ-laser pulses with duration of about 11.5 ns was demonstrated at 10 kHz PRF the corresponding pulse peak power was 29 kW. 97 µJ second harmonic pulses obtained with 29 % conversion efficiency at 10 kHz PRF.Performed investigations show high potential of Yb3+:LuAP crystals as active elements of compact diode pumped actively Q-switched lasers due to high stimulated emission cross-section (≈ 3.74·10-20 cm2) at 999.6 nm wavelength and significant reduction of heat load on the active element when pumping around 980 nm and generation around 999 nm.Компактные лазеры с активной модуляцией добротности резонатора, построенные на материалах, легированных ионами Yb3+, представляют практический интерес для широкого ряда научных, промышленных и биомедицинских применений. Целью данной работы являлось исследование режима активной модуляции добротности резонатора лазера на кристалле Yb3+:LuAlO3.Одними из наиболее перспективных матриц для легирования ионами редкоземельных элементов являются кристаллы алюминатов со структурой перовскита. Кристаллы иттриевого алюмината YAlO3 (YAP) широко известны в качестве матриц благодаря хорошим термомеханическим свойствам (теплопроводность нелегированного кристалла около 11 Вт/м·К и около 8 Вт/м·К для Yb(5 ат.%):YAP), близким к кристаллам YAG. Снижение теплопроводности лазерного кристалла при легировании по сравнению с чистой матрицей мало в случае незначительно отличающихся атомных масс и ионных радиусов как в случае с ионами Yb3+ и Lu3+. Данная особенность делает кристалл LuAlO3 (LuAP) значительно более перспективной матрицей для ионов Yb3+ по сравнению с YAP особенно в случае лазерных систем с высокой средней выходной мощностью.Режим активной модуляции добротности лазера на кристалле Yb3+:LuAP исследован впервые в нашей работе. Максимальная средняя выходная мощность 4,9 Вт получена при частоте следования импульсов 50 кГц и оптической эффективности 21 % с применением выходного зеркала пропусканием 30 %. Выходная мощность 3,3 Вт, длительность импульса 11,5 нс получены при частоте следования импульсов 10 кГц, энергия импульса составила 333 мкДж, пиковая мощность 29 кВт. Импульсы энергией 97 мкДж при частоте следования 10 кГц получены на частоте второй гармоники с эффективностью преобразования 29 %. Проведенные исследования показывают, что благодаря высокому поперечному сечению стимулированного излучения (≈ 3,74·10-20 см2 ) на длине волны 999,6 нм, а также существенному снижению тепловой нагрузку на активный элемент при накачке в области 980 нм и генерации в области 999 нм, кристаллы Yb3+:LuAP весьма перспективны в качестве активных элементов компактных твердотельных лазеров с диодной накачкой, работающих в режиме активной модуляции добротности. отельных лазеров с диодной накачкой, работающих в режиме активной модуляции добротности

Высокомощный лазер на кристалле Yb3+:YAlO3 ,работающий в режиме синхронизации мод на основе полупроводниковых зеркал с насыщающимся поглотителем

Yttrium aluminium perovskite YAlO3 (YAP) crystal, doped with rare-earth ions, has been extensively studied as a diode-pumped laser host material. The wide interest to rare-earth ions doped YAP crystals is explained by its good thermal and mechanical properties, high natural birefringence, widely used Czochralski  growth method. The aim of this work was to study the Yb3+:YAlO3  crystal as an active medium for high  power mode-locked laser.Yb3+-doped perovskite-like aluminate crystals have unique spectroscopic and thermooptical properties that allowed using these crystals as an active medium of high power continuous wave (CW) and modelocked (ML) bulk lasers with diode pumping.growth method. The aim of this work was to study the Yb3+:YAlO3  crystal as an active medium for high  power mode-locked laser.In our work spectroscopic properties of Yb:YAP crystal and laser characteristics in CW and ML regimes are investigated. Maximum output power of 4 W with optical-to-optical efficiency of 16.3 % and 140 fs pulse duration have been obtained for Yb:YAP E //c-polarization with 10 % output coupler transmittance. Tunability range as wide as 67 nm confirms high promise of using Yb:YAP crystal for lasers working in wide spectral range. Кристаллы иттрий-алюминиевого перовскита YAlO3 (YAP), легированные ионами редкоземельных элементов интенсивно изучались в качестве активных сред лазеров с диодной накачкой. Интерес к данным кристаллам обусловлен их высокими теплофизическими и механическими свойствами, высоким двулучепреломлением, возможностью роста по широко распространённому методу Чохральского. Целью данной работы было изучение кристалла Yb3+:YAlO3  в качестве активной среды лазера  с высокой средней выходной мощностью, работающего в режиме синхронизации мод.Кристаллы YAlO3, легированные трёхвалентными ионами иттербия имеют уникальные спектроскопические и теплофизические свойства, что позволяет использовать данные кристаллы в качестве активных сред лазеров с высокой средней выходной мощностью и диодной накачкой, работающих в режимах непрерывной генерации и пассивной синхронизации мод.В работе исследованы спектроскопические характеристики кристалла Yb:YAP, а также выходные характеристики лазеров на основе данного кристалла, работающих в режимах непрерывной генерации и пассивной синхронизации мод. Средняя выходная мощность 4 Вт с оптической эффективностью 16.3 % и длительностью импульса 140 фс получена для E//c-поляризации при пропускании выходного зеркала 10 %. Диапазон перестройки 67 нм подтверждает высокие перспективы использования кристалла Yb:YAP в качестве активной среды лазеров, работающих в широком спектральном диапазоне

Регенеративный усилитель чирпированных фемтосекундных импульсов на основе кристалла Yb:CALYO для спектроскопии возбуждения-зондирования с высоким временным разрешением

Diode-pumped femtosecond chirped pulse regenerative amplifiers based on Yb3+-materials are of practical importance for wide range of scientific, industrial and biomedical applications. The aim of this work was to study the amplification of broadband chirped femtosecond pulses in regenerative amplifier based on Yb3+:CaYAlO4 crystal.Such systems use femtosecond mode-locked lasers as seed pulse sources and amplify nJ-seed pulses to sub-mJ energy range. Most chirped pulse regenerative amplifier systems described in the literature use seed lasers with typical pulse spectral width at the level of 10–15 nm full width at half maximum (FWHM) that limit the seed pulse duration of about 90 fs and amplified pulse duration at the level of 200 fs due to strong influence of gain narrowing effect on the amplified pulse parameters. Yb3+-doped crystals with wide and smooth gain bandwidth as an active medium of chirped femtosecond pulse regenerative amplification systems allow to reduce negative contribution of gain narrowing effect and lead to shortening of amplified pulses. In this research we study the chirped pulse regenerative amplification of broad-band femtosecond pulses (60 nm spectral width FWHM) in the Yb3+:CaYAlO -based chirped pulse regenerative amplifier. Substantial reduction of the amplified pulse duration down to 120 fs (19.4 nm spectral width FWHM) with average power of 3 W at 200 kHz pulse repetition frequency was demonstrated without any gain narrowing compensation technique.The results of experimental investigation of broad-band seeded Yb3+:CaYAlO -based chirped pulse regenerative amplifier are reported for the first time to our knowledge. 120 fs-pulses (19.4 nm FWHM) with average output power of 3 W were demonstrated without any gain narrowing compensation technique. Despite the significant reduction of amplified pulse duration the task of improvement group velocity dispersion balance (including high orders of group velocity dispersion) remains relevant.Регенеративные усилители чирпированных фемтосекундных импульсов на основе материалов с ионами Yb3+ с диодной накачкой нашли широкое применение в различных отраслях науки, производства и медицины. Целью данной работы являлось исследование режима регенеративного усиления широкополосных чирпированных фемтосекундных импульсов в усилителе на основе кристалла Yb3+:CaYAlO . Используя в качестве задающего генератора лазер с пассивной синхронизацией мод, данные системы усиливают импульсы наноджоулевого диапазона энергий до субмилиджоулевого уровня благодаря методике усиления чирпированных импульсов. Большинство описанных в литературе систем усиления используют задающие генераторы, обеспечивающие фемтосекундные импульсы со спектральной полушириной в диапазоне 10–15 нм, что ограничивает минимальную длительность задающих импульсов на уровне 90 фс. В процессе регенеративного усиления длительность усиленных импульсов увеличивается до значений около 200 фс, что связано с сильным негативным влиянием эффекта сужения спектра импульса под воздействием полосы усиления активной среды усилителя. Применение кристаллов, имеющих широкие и гладкие полосы усиления в качестве активных сред систем усиления чирпированных фемтосекундных импульсов широкого спектрального диапазона, позволяет снизить негативный вклад эффекта сужения спектра импульса и приводит к сокращению длительности усиленных импульсов. В работе впервые представлены результаты исследования режима регенеративного усиления широкополосных чирпированных фемтосекундных импульсов в усилителе на основе кристалла Yb3+:CaYAlO . Получены импульсы длительностью 120 фс (спектральная полуширина 19,4 нм) со средней выходной мощностью системы усиления 3 Вт без применения методик компенсации эффекта сужения спектра усиливаемого импульса

Регенеративный усилитель чирпированных импульсов на кристалле Yb3+:LuAlO3 с усилением отдельных спектральных компонент для применений в терагерцовой области спектра

Compact diode-pumped chirped pulse regenerative amplifier systems with pulse repetition rate of hundreds kilohertz based on Yb3+-doped crystals are of practical importance for wide range of applications such as materials processing, medicine, scientific research, etc. The aim of this work was to study the Yb3+:LuAlO crystal based dual wavelength chirped pulse regenerative amplifier.Perovskite-like aluminate crystals have unique spectroscopic properties that allowed to use amplifier active element gain spectrum as an amplitude filter for amplified pulse spectrum and even obtained dual wavelength amplification without any additional components.In our work a simple way to obtain dual-wavelength operation of chirped pulse regenerative amplifier by using the active medium gain spectrum as an amplitude filter for the formation of the amplified pulses spectrum demonstrated for the first time to our knowledge. Maximum output power of 5.4 W of chirped pulses (3.8 W after compression) and optical-to-optical efficiency of 22.5 % have been obtained for Yb:LuAP E//b-polarization at 200 kHz repetition rate. Compressed amplified pulse duration was about 708 fs while separate spectral components durations were 643 fs and 536 fs at 1018.3 nm and 1041.1 nm central wavelengths, respectively. Performed investigations show high potential of Yb3+:LuAP crystals as active elements of compact diode pumped chirped pulse regenerative amplifiersКомпактные регенеративные усилители чирпированных импульсов с диодной накачкой, обеспечивающие частоту повторения усиленных импульсов в сотни килогерц, построенные на материалах, легированных ионами Yb3+, представляют практический интерес для широкого ряда научных, промышленных и биомедицинских применений. Целью данной работы являлось исследование регенеративного усилителя на кристалле Yb3+:LuAlO3 с усилением отдельных спектральных компонент импульсов задающего лазера.Кристаллы алюминатов со структурой перовскита обладают уникальными спектроскопическими свойствами, что позволяет использовать спектр усиления активной среды регенеративного усилителя в качестве амплитудного фильтра и усиливать отдельные участки спектра импульсов задающего лазера без каких-либо дополнительных оптических компонентов.В данной работе впервые исследован простой подход, позволяющий использовать спектр усиления активной среды регенеративного усилителя как амплитудный фильтр для формирования спектра усиленного импульса в виде спектра состоящего из отдельных полос. Максимальная средняя выходная мощность 5,4 Вт (3,8 Вт после компрессора) с оптической эффективностью 22,5 % получена для поляризации излучения параллельной оси b кристалла Yb:LuAP при частоте следования импульсов 200 кГц. Длительность сжатых импульсов составила 708 фс при учете влияния всех спектральных компонент, и 643 фс и 536 фс отдельно для спектральных компонент с центральными длинами волн 1018,3 нм и 1041,1 нм. Проведённые исследования показывают высокий потенциал использования кристалла Yb3+:LuAP в качестве активного элемента компактных регенеративных усилителей чирпированных импульсов с диодной накачкой

ПОРІВНЯЛЬНА ОЦІНКА ЧАСТОТИ ДЕФЕКТІВ МЕДИЧНОЇ ДОПОМОГИ З УРАХУВАННЯМ ЙМОВІРНОСТІ РОЗВИТКУ СИНДРОМУ ЕМОЦІЙНОГО ВИГОРАННЯ У ЛІКАРІВ

The problem of proper / inadequate medical care (MC) in the forensic aspect is relevant for domestic healthcare. The reasons leading to the occurrence of defects in the MC vary from accidents and medical malpractice to careless actions and deliberate crimes of medical workers. However, during comprehensive forensic medical expertise (CFME), an important aspect of the problem remains out of sight of the researchers, particularly: the development of an emotional burnout syndrome (EBS) at doctor who has provided MC. The subject of the study are 208 conclusions of CFME, according to the archival material of the National Bureau of Expertise of the National Academy of Sciences of the Republic of Armenia for the period from 2006 to 2012, as well as 141 questionnaires of the EBS, filled by doctors in the framework expertise of “medical cases”. Defects in MC were classified as follows: diagnostics defects; treatment defects; defects in the organization of medical care; defects in keeping medical records. Research Purpose Assessment of the frequency of defects in the provision of medical care, taking into account the likelihood of the development of emotional burnout syndrome at doctors based on materials from comprehensive forensic medical expertise. According to the findings of CFME 408 MP defects were recorded. Defects of diagnostics are the most common (30.1%), the least common defects are the medical documentation defects (17.6%). Defects of MC were detected at doctors of 23 specialties. The first 3 “leading” places are occupied by surgeons, obstetricians-gynecologists and resuscitators (14.5%, 14.0% and 12.4%, respectively). The presence (58; 41, 1%) or the formation EBS (59; 41, 8%) was detected by the moment of providing CFME at the overwhelming number of doctors, which made MC defects. The absence of EBS was detected only at 24 respondents (17, 0%). EBS was present mostly at respondents, anesthesiologists, obstetricians-gynecologists, surgeons and pediatrician. An analysis of the relationship between the likelihood of EBS development and the frequency of allowed defects in providing MC has shown that as the EBS forms, the number of diagnostic defects, treatment defects and defects in keeping medical records increases. Thus, there are several specialties for which the development of the EBS is a very likely event: resuscitation, anesthesiology, gynecology and surgery, with the most severe degree of the EBS being developed by resuscitation and anesthesiologists. Formation of the EBS at doctors of various specialties is accompanied by an increase in the probability of occurrence of defects in MC. In this case, the most likely is the occurrence of defects in the treatment and documentation of anesthetists, gynecologists, resuscitators and surgeons. Here we should highlight the specialty "resuscitator" with the highest risk of treatment defects and defects in keeping medical records.Проблема належної/неналежної медичної допомоги (МП) у судово- медичному аспекті є актуальною для вітчизняної охорони здоров'я. Причини, що ведуть до виникнення дефектів МП, варіюють від нещасних випадків і лікарських помилок до необережних дій та умисних злочинів медичних працівників. Однак при проведенні комісійних судово-медичних експертиз (КСМЕ) поза увагою дослідників залишається важливий аспект проблеми, а саме: розвиток у лікаря, котрий надає МП, синдрому емоційного вигорання (СЕВ). Об'єктом дослідження стали 208 висновків КСМЕ, за даними архівного матеріалу «Національного бюро експертиз» Національної академії наук Республіки Вірменія за період з 2006 по 2012 рік, а також 141 анкета опитувальника СЕВ, заповнена лікарями, що проходять за «лікарськими справами». Дефекти МП класифікували наступним чином: дефекти діагностики; дефекти лікування; дефекти організації медичної допомоги; дефекти ведення медичної документації. Метою дослідження є оцінка частоти дефектів надання медичної допомоги з урахуванням ймовірності розвитку синдрому емоційного вигорання у лікарів за матеріалами комісійних судово-медичних експертиз. За даними висновків КСМЕ, зафіксовано 408 дефектів МП. Найбільш часто допускалися дефекти діагностики (30, 1%), найменш часто — дефекти ведення медичної документації (17, 6%). Дефекти МП були виявлені у лікарів 23 спеціальностей. З них перші 3 «лідируючих» місця займають хірурги, акушери- гінекологи і реаніматологи (14, 5%, 14, 0% і 12, 4% відповідно). До моменту проведення КСМЕ у переважної кількості лікарів різних спеціальностей, які допустили дефекти надання МП, зазначалася наявність (58; 41, 1%) або ж формування СЕВ (59; 41, 8%). Відсутність СЕВ зазначалося всього у 24-х (17, 0%) респондентів. Здебільшого СЕВ наявний у реаніматологів, анестезіологів, акушерів-гінекологів, хірургів і педіатрів. Аналіз взаємозв'язку між імовірністю розвитку СЕВ і частотою допущення лікарями дефектів надання МП показав, що у міру формування СЕВ збільшується число дефектів діагностики, лікування і ведення медичної документації. Таким чином, можна виділити кілька спеціальностей, для яких розвиток СЕВ є досить імовірною подією: реаніматологія, анестезіологія, гінекологія, хірургія. При цьому найбільш важка ступінь СЕВ розвивається у реаніматологів та анестезіологів. Формування СЕВ у лікарів різних спеціальностей супроводжується підвищенням імовірності виникнення дефектів МП. При цьому найбільш імовірним є виникнення дефектів лікування та ведення документації у анестезіологів, гінекологів, реаніматологів та хірургів. Тут особливо слід виділити спеціальність «реаніматолог» з найбільш високим ризиком виникнення дефектів лікування і дефектів ведення медичної документації.При проведении комиссионных судебно-медицинских экспертиз (КСМЭ) вне поля зрения исследователей остается важный аспект проблемы, а именно: развитие у врача, оказавшего МП, синдрома эмоционального выгорания (СЭВ). Целью исследования является оценка частоты дефектов оказания медицинской помощи с учетом вероятности развития синдрома эмоционального выгорания у врачей по материалам комиссионных судебно-медицинских экспертиз. Выделено несколько специальностей, для которых развитие СЭВ является весьма вероятным событием: реаниматология, анестезиология, гинекология и хирургия, при этом наиболее тяжелая степень СЭВ развивается у реаниматологов и анестезиологов