Материал подготовлен Дмитрием Рогозиным
Лазеры на микрочипах представляют собой свободно согласованные (alignment-free) твердотельные лазеры, где лазерный кристалл (или стекло) непосредственно контактирует с торцами зеркал лазерного резонатора (рис. 1). Как правило, накачка осуществляется лазерным диодом, либо непосредственно через оптическое волокно. Обычно мощность лазеров на микрочипах составляет несколько сотен милливатт, хотя существуют и исключения, которые способны давать мощность более 1 ватта.
Наиболее распространенные типы лазерных кристаллов для лазеров на микрочипах являются: Nd:YAG и Nd:YVO4 с длиной волны в диапазоне от 1-1,3 мкм, в исключительных случаях 0,95 мкм. Спектральный диапазон излучения достаточно широкий из-за короткой длины резонаторной области. Использование лазерных кристаллов и стекол на основе легированного эрбия позволяет получить излучение безопасное для человеческого глаза (около 1,5 мкм).Конструктивно лазер может быть выполнен с использованием еще одного элемента, который располагается между активной средой и торцами зеркал. Например, это может быть нелинейный кристалл, который используется как электрооптический модулятор для добротности или внутрирезонаторного удвоения частоты; также может быть использована нелегированная прозрачная пластина для увеличения мощности или эффективной площади. При нагревании кристалла частота может сильно изменяться в диапазоне 1 ГГц.
Добротность лазеров на микрочипах
Из-за малой длины резонаторной области, лазеры на микрочипах с модуляцией добротности позволяют генерировать короткие импульсы (от 100 пс). Подобные схемы реализуются с помощью пассивной модуляции добротности с SESAM (насыщающегося поглотителя полупроводниковых устройств), также с помощью использования поглотителя кристалла, например из Cr: YAG или какого-либо другого Cr, или ячейки Поккельса (для активной модуляции добротности).
Лазеры на микрочипах с пассивной модуляцией добротности позволяют создавать частоту импульса свыше 100 Кгц, а иногда даже нескольких мегагерц. При очень низких временах импульса пиковая мощность такого лазера может составлять несколько киловатт.
Применение
Лазеры основанные на микрочипах нашли широкое распространение, которое во многом обусловлено компактностью, высокой надежностью и низкими энергозатратами, а также короткой длиной импульса и высокой частотой генерации.
· Лазерный дальномер. Из-за малой продолжительности импульса лазеры на микрочипах позволяют добиться высокого пространственного разрешения (10 см и меньше).
· Лидар. Спектроскопические приложения с короткой продолжительностью импульса.
· Микрообработка в условиях компактных установок.
Библиография
JJ Zayhowski and A. Mooradian, “Single-frequency microchip Nd lasers”.
JJ Zayhowski, “Q-switched operation of microchip lasers”.
RS Conroy et al. , “Self-Q-switched Nd:YVO 4 microchip lasers”.
