دانلود مقاله ترجمه شده یک لیزر موج پیوسته یک کیلو واتی دیسک نازک

لیزر دیسک نازک به صورت یک طراحی بهینه لیزر برای راه اندازی یک محیط فعال لیزر شبه سه ترازی در ناحیه توان بالا با بازدهی اپتیکی بالا ارائه می شود. محاسبات عددی توان خروجی لیزر نشان می دهند که کار با توان خروجی تا 1 kW با یک بازدهی اپتیکی 50% و بیش تر در دمای اتاق با 16 مسیر جذب، امکان پذیر است. سنجش (scaling) توان خروجی را می توان با سنجش ناحیه دمیده شده با استفاده از یک یا چند دیسک تشخیص داد. تحقیقات تجربی، ماکزیمم توان خروجی برابر با 647 W در بازدهی اپتیکی 51% برای یک تک کریستال، و 1070 W با بازدهی اپتیکی 48% برای چهار کریستال را در دمای آب خنک کننده 15^° C به دست دادند.

برای راه اندازی لیزر در توان خروجی بالا و نیز همزمان بازدهی اپتیکی بالا و کیفیت پرتو خوب، انتخاب های دقیقی در طراحی لیزر لازم است از جمله در هندسه و نوع محیط فعال لیزر، دمش (pump) و پیکربندی تشدیدکننده. با هندسه یک دیسک نازک برای محیط فعال لیزر، نسبت سطح سرد به حجم دمش در مقایسه با لیزرهای میله ای افزایش می یابد که این یک مزیت اصلی برای استخراج توان خروجی زیاد از یک حجم کوچک است. به ازای یک همپوشانی خوب بین دمش و مد تشدیدکننده و یک چگالی توان دمش بالا، یک هندسه دمش شبه تمام (quasi-end) انتخاب گردید. کار با کیفیت پرتو خوب تنها در صورتی امکان پذیر است که وجوه دیسک سرد باشند، به طوری که شار گرما و محور پرتو لیزر با یکدیگر هم خط باشند.

درنتیجه، اثرات لنزینگ گرمایی (thermal lensing) به شدت کاهش می یابد. این اثرات عمدتا از یک خمیدگی در کریستال به واسطه انبساط های مختلف سمت جلو و عقب آن با انحراف های اضافی ناشی از یک گرادیان دمای شدید در لبه ناحیه دمیده شده به وجود می آیند. به دلیل ضخامت کم کریستال، این پیکربندی به یک بازدهی جذب کم می انجامد زیرا اگر تابش دمش جذب نشده در طرف پشت کریستال بازتابش نماید، طول موثر جذب تنها دو برابر ضخامت کریستال خواهد بود. برای افزایش طول جذب، توان دمش جذب نشده چندین بار به کریستال دوباره تصویر می شود که در صورت استفاده از لیزرهای دیودی به عنوان منبع دمش، این امر امکان پذیر خواهد بود. این کار به طراحی لیزر دیسک نازک می انجامد (شکل 1).

کریستال با AR برای طول موج دمش و تابش لیزر در سمت جلو (دیسک)، و با HR برای هر دو طول موج در سمت پشت، لایه نشانی می شود. کریستال با لایه ای از ایندیوم روی یک گودال (سینک) گرما ثابت می شود که معمولا دیسکی از جنس مس به ضخامت 1 mm است. این دیسک روی یک پایه سوار می شود و با آب از طرف پشت خنک می شود...