Mid-infrared region (2-8) μm is currently in the focus of laser physics, which is trying to develop new materials capable of generating coherent laser radiation in this region. This point of interest is connected to the so called infrared atmospheric window which offers new possibilities for solid-state lasers to be used as radars, LIDARs, tools for atmosphere diagnostics, etc. One of these new materials is the dysprosium doped lead-thiogallate (Dy:PbGa2 S4 ). In this article, we present brief characteristics of this laser active medium from the point of view of laser physics and we demonstrate the output radiation characteristics of three laser systems with dysprosium doped lead-thiogallate as their active media generating radiation at 2400 nm, 4300 nm a 5400 nm. The spatial structure, energy, impulse length and emission spectra of the output radiation were determined. and Stredná infračervená oblasť (2-8) μm je v súčasnosti terčom záujmu laserovej fyziky, ktorá sa snaží vyvinúť nové materiály, ktoré by mohli poskytovať koherentné laserové žiarenie v tejto oblasti. Tento záujem sa spája s existenciou tzv. infračerveného atmosférického okna, ktoré otvára nové možnosti aplikácií laserov generujúcich žiarenie v tejto oblasti ako sú radary, LIDARy, prostriedky pre diagnostiku atmosféry a podobne. Jedným z týchto nových materiálov majúcich takéto vlastnosti je dyspróziom dopovaný olovo-thiogalát (Dy:PbGa2 S4 ). V tomto článku prezentujeme stručnú charakteristiku tohto laserového aktívneho prostredia z pohľadu laserovej fyziky a demonštrujeme vlastnosti troch laserových systémov, obsahujúcich Dy:PbGa2 S4 ako aktívne médium, generujúcich žiarenie na vlnových dĺžkach 2400 nm, 4300 nm a 5400 nm. Výstupné žiarenie charakterizujeme z hľadiska priestorovej štruktúry, energie, dĺžky impulzu a emisného spektra.
This paper presents the characteristics of the output radiation of longitudinally pumped solid-state pulsed laser systems generating radiation in the mid-infrared region of the electromagnetic spectrum around the wavelength of 2.5 µm. The active medium consisted of Cr2+:ZnSe and Cr2+:Zn1-x Mnx Se crystals (x = 0.05 and x = 0.30). The realized laser systems were pulse pumped by a laser diode generating radiation at the wavelength of lp = 1.69 µm. The highest peak output power Ppeak ≈ 0.5 W as well as the best slope efficiency h = 20.8 % with respect to the absorbed power was achieved with the Cr:ZnSe system for which also the largest tunable range with a highly stable intensity of generated radiation was obtained. The output radiation from this laser system could be tuned in the wavelength range (2259-2576) nm with the linewidth of the individual
output peak DlFWWH ≈ 8 nm, i.e. over 317 nm. and V tomto článku jsou prezentovány charakteristiky výstupního záření podélně diodově čerpaných pevnolátkových pulzních laserových systémů generujících záření ve střední infračervené oblasti elektromagnetického spektra okolo vlnové délky 2,5 µm. Aktivními prostředími byly postupně krystaly Cr2+:ZnSe a Cr2+:Zn1-xMnx Se (x = 0,05 a x = 0,30). Realizované laserové systémy byly pulzně čerpány laserovou diodou generující záření na vlnové délce lp = 1,69 µm. Nejvyšší špičkový výkon Ppeak ≈ 0,5 W a diferenciální účinnost h = 20,8 % vzhledem k absorbovanému výkonu byla naměřena pro systém Cr:ZnSe, u něhož bylo také dosaženo největšího přeladitelného rozsahu s vysoce stabilní intenzitou generovaného záření. Při šířce jednotlivé spektrální čáry DlFWHM ≈ 8 nm bylo možné výstupní záření z tohoto systému ladit v rozmezí vlnových délek (2259–2576) nm, tj. přes 317 nm.
The interest in developing coherent mid-infrared radiation sources is caused due to their potential use in medicine, spectroscopy, laser remote sensing of the atmosphere, metrology, and in many other fields of interest. One of possible sources of such radiation may be Cr:ZnSe laser. Therefore, this study presents new results of Cr:ZnSe active medium temperature dependence in range 78-380 K of spectral and laser properties. The influence of temperature on absorption, fluorescence and oscillation spectra were investigated in detail. Upon heating the Cr:ZnSe crystal from 78 K to 380 K, the absorption peak maximum has shifted by 65 nm towards shorter wavelengths from 1813 nm to 1748 nm. From the point of view of the generation of Cr:ZnSe laser radiation, the temperature dependence of Cr:ZnSe laser radiation energy and oscillation spectra were studied. The generated laser radiation spectrum was for different temperatures observed in three wavelength bands around 2290, 2360, and 2445 nm. The highest output energy of 3.84 mJ was reached at temperature 78 K. and Zájem o vývoj koherentních zdrojů infračerveného záření je dán jejich potenciálním využitím v medicíně, spektroskopii, laserovém dálkovém snímání atmosféry, metrologii a v mnoha dalších oblastech. Jedním ze zdrojů takového záření může být i Cr:ZnSe laser. Tato studie představuje nové výsledky měření teplotních závislostí spektrálních a laserových vlastností aktivního prostředí Cr:ZnSe v teplotním rozsahu 78-380 K. Podrobně byl zkoumán vliv teploty na absorpční, fluorescenční a oscilační spektra. Při zahřívání krystalu Cr:ZnSe ze 78 K na 380 K se maximum absorpce posunulo o 65 nm směrem ke kratším vlnovým délkám z 1813 nm na 1748 nm. Z hlediska generace laserového záření Cr:ZnSe byla studována teplotní závislost výstupní energie Cr:ZnSe laseru a oscilačních spekter. Generované spektrum laserového záření bylo pro různé teploty pozorováno ve třech pásmech vlnových délek v okolí 2290, 2360 a 2445 nm. Nejvyšší výstupní energie 3,84 mJ byla dosažena při teplotě 78 K.