Лазерный кристалл KGW

Кристаллы вольфрамата калия-гадолиния, легированные неодимом (Nd: KGd (WO4) 2 или Nd: KGW), представляют собой низкопороговую высокоэффективную лазерную среду, исключительно подходящую для лазерных дальномеров. Эффективность таких лазеров в 3-5 раз выше, чем у лазеров на иттрий-алюминиевом гранате (YAG). При низких энергиях накачки (от 0,5 до 1,0 Дж) кристаллы KGW являются одним из немногих материалов, обеспечивающих эффективную генерацию. Монокристаллы KGW также могут быть использованы для создания высокоэффективных лазеров с высокой выходной энергией. Монокристаллы обладают высоким оптическим качеством. Кристаллы KGW имеют большое значение объемной прочности для лазерного излучения. Технология позволяет получать монокристаллы KGW массой до 3 кг и изготавливать активные элементы круглой формы диаметром от 4 до 12 мм и длиной от 50 до 120 мм.

Yb: KGW - один из самых перспективных лазерных активных материалов. Простая двухуровневая электронная структура иона Yb позволяет избежать нежелательных процессов потерь, таких как преобразование с повышением частоты, поглощение в возбужденном состоянии и гашение концентрации. По сравнению с обычно используемым кристаллом Nd: YAG, кристалл Yb: KGW имеет гораздо большую ширину полосы поглощения, в 3 или 4 раза более длительный срок службы излучения в аналогичных хостах с повышенной емкостью хранения, меньшим квантовым дефектом и больше подходит для диодной накачки, чем традиционный Nd -допированные системы. Меньший стоксов сдвиг уменьшает нагрев и увеличивает эффективность лазера. По сравнению с другими лазерными кристаллами, легированными Yb, такими как кристаллы Yb: YAG и Yb: YCOB, Yb: KGW имеет гораздо более высокое (в 13-17 раз) поперечное сечение поглощения, более низкий квантовый дефект (~ 4%), поперечное сечение секция излучения, которая в 9 раз выше, чем Yb: YCOB, и полоса излучения, которая шире, чем Yb: YAG, высокий нелинейный коэффициент преломления и самая высокая дифференциальная эффективность (87%). Ожидается, что с такими преимуществами кристаллы Yb: KGW заменят кристаллы Nd: YAG и Yb: YAG в мощных лазерных системах с диодной накачкой. Yb: KGW также имеет большие перспективы для создания мощных фемтосекундных лазеров с короткими импульсами и их широкого применения.

Ширина линии излучения KYW: Yb или KGdW: Yb шире, чем у YAG, и сопоставима с таковой в очках. Такая ширина линии интересна не только для настройки потенциала, но, главным образом, для генерации и усиления коротких (пс или фс) лазерных импульсов. Была продемонстрирована синхронизация мод KGdW: Yb-лазера с диодной накачкой, и использование кристаллической анизотропии для максимальной ширины полосы усиления привело к генерации импульсов длительностью 71 фс с помощью KYW: Yb в 2001 году. KYW: Yb был продемонстрирован в 2001 году. В то время как fs-импульсы могут обеспечивать максимальную пиковую мощность, гораздо более высокие средние мощности и оптимальные условия для преобразования частоты в другие длины волн могут быть реализованы с немного более длинными импульсами (1 пс или более для рамановского преобразования). Диодный КПД до 78% был продемонстрирован с Ti: сапфировым лазером и 66% с накачкой диодного лазера. Такое высокое значение дифференциальной эффективности открывает возможность для дальнейшего нелинейно-оптического преобразования этого излучения с хорошей общей эффективностью.