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 article deals with the characteristics and tunability possibilities of radiation generated by diode (1452 nm) pumped Er:YAG laser. The laser was operated in pulsed regime (pulse length of 10 ms, repetition rate of 10 Hz) at the wavelength of 1645 nm; the maximum mean laser output power and maximum slope efficiency were 67.1 mW and 48.8 %, respectively. Output radiation tunability in the eye-safe region was realized by a birefringent filter placed inside of the laser resonator. Wavelength tunability was reached in four spectral regions with maxima centered at wavelengths of 1616, 1633, 1645 and 1657 nm. The broadest tunability was 6.4 nm (reached at 1616 nm laser transition) and a corresponding maximum output power was 37.5 mW. and Článek se zabývá charakteristikami a možností přeladění záření generovaného diodově (1452 nm) čerpaným Er:YAG laserem. Laser byl provozován v pulzním režimu (délka pulsu 10 ms, opakovací frekvence 10 Hz) na vlnové délce 1645 nm, maximální střední výkon laseru byl 67,1 mW a maximální diferenciální účinnost 48,8 %. Laditelnosti výstupního záření v oku bezpečné oblasti spektra bylo dosaženo pomocí dvojlomného filtru uvnitř laserového rezonátoru. Přeladitelnosti bylo dosaženo ve čtyřech oblastech s maximy na vlnových délkách 1616 nm, 1633 nm, 1645 nm a 1657 nm. Nejširší laditelná oblast dosahovala šířky 6,4 nm a maximální odpovídající generovaný výkon záření byl 37,5 mW.
The main goal of this work was to characterize the spectroscopic properties (absorption, fluorescence, and lifetime) of the samarium ion in the yttrium-aluminum-garnet matrix. The Sm:YAG crystals with various samarium concentrations (1, 3, 6.4, 10, 15 and 20 at.% Sm/Y) were produced by the edge-defined, film-fed growth technique. Absorption characteristics were investigated in the spectral range of 185 nm - 3100 nm with detailed measurements in the near-infrared range of 1058 to 1125 nm. The results indicate that the specific absorption properties of the Sm:YAG crystal could be advantageously used to an absorb of parasitic fluorescence around 1064 nm (dominant emitted wavelength of Nd:YAG laser). The dependence of lifetime on the samarium ions concentration in the YAG matrix was proven. and Hlavním cílem této práce bylo experimentálně zjistit spektroskopické vlastnosti iontu samaria v matrici ytrium-aluminium-granátu. Pomocí metody EFG byly vyrobeny krystaly s různou koncentrací samaria (1, 3, 6,4, 10, 15, 20 at.% Sm/Y). Absorpční charakteristiky byly zkoumány ve spektrálním rozsahu 185 nm - 3100 nm, s detailním měřením v oblasti vlnové délky 1064 nm. Dále byly proměřeny emisní závislosti a doba života.
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.
The main goal of this work was to investigate the influence of the temperature of the Er:YAG active medium on laser properties in eye-safe spectral region for three various pump wavelengths. The laser crystal was placed inside the vacuum chamber of a liquid nitrogen cooled cryostat. The temperature was controlled within the 80 K - 340 K temperature range. For this temperature range the absorption and emission spectra of the Er:YAG active medium at the wavelengths from 1400 nm up to 1700 nm was measured. As coherent pump sources the laser diodes with radiation wavelength at 1452 nm and 1467 nm, and Er:glass laser at 1535 nm were applied. For these sources, Er:YAG laser resonator was identical with 90 % reflectivity of output coupler at generated wavelength 1645 nm. The output laser energy has an optimum in dependence on active medium temperature and pump wavelengths. The maximal generated laser energies were reached at 90 K, 120 K, and 220 K, for pump wavelengths 1452, 1467, and 1535 nm, respectively. and Hlavním cílem této práce bylo zjistit vliv teploty aktivního materiálu Er:YAG na vlastnosti laseru v oku-bezpečné oblasti spektra pro tři různé čerpací vlnové délky. Laserový krystal byl umístěn uvnitř vakuové komory kryostatu chlazeného kapalným dusíkem. Teplota byla řízena v rozsahu od 80 do 340 K. Pro tento rozsah teplot byla proměřena absorpční a emisní spektra aktivního materiálu Er:YAG v rozmezí od 1400 nm do 1700 nm. Jako čerpací koherentní zdroje byly použity laserové diody s vlnovou délkou záření 1452 a 1467 nm a laser Er:sklo s délkou 1535 nm. Rezonátor Er:YAG laseru byl pro tyto čerpací systémy identický s odrazivostí výstupního zrcadla 90 % pro generovanou vlnovou délku 1645 nm. Byla nalezena optimální teplota aktivního materiálu, při které laserový systém dosahoval nejvyšší výstupní energie záření pro jednotlivé čerpací systémy. Pro vlnovou délku čerpacího systému 1452 nm to byla teplota 90 K, pro délku 1467 nm 120 K a pro 1535 nm to byla teplota 220 K.