Continuous-wave and passively Q-switched solid-state microchip lasers in the near-infrared

Abstract

Aquest treball tracta de la caracterització de làsers compactes d'estat sòlid, amb un primer enfocament, l'estudi del concepte microxip aplicat al làser en diversos hostes cristal·lins dopats amb terres rares. Es reporta els resultats sobre l'estudi de l'efecte de thermal lens, necessari per a l'obtenció de làser amb aquesta configuració, així com pel funcionament làser amb continu i polsat utilitzant la tècnica Q-switch. En els experiments, el concepte microxip es defineix com una cavitat làser quasi monolítica. Aquest concepte s'estudia per a diferents emissions de làser a ~1.06 m d'ions Yb3+ i Nd3+, a ~1,3 m de Nd3+, a ~1,95 m de Tm3+ hi ha ~2.05 m del Ho3+. En el règim d'ona contínua s'examina detalladament per als ions de lantànids trivalents esmentats en diversos hostes cristal·lins amb l'objectiu de comparar el potencial de cada material. En aquest treball, es demostren eficiències molt properes al límit teòric. D'altra banda, també es presenten làsers polsats d'estat sòlid amb la configuració microxip amb diversos absorbidors saturables. Amb aquest propòsit, s'utilitzen com a absorbidors saturables nous nanomaterials com el MoS2, nanoestructures de carboni (SWCNT, el grafè d'una i de diverses capes) i un SESA. A més, el més convencional Cr:YAG (~1.06 m) i el Cr:ZnS (~1.9 m) s'examinen per comparar els seus rendiments.

Este trabajo trata de la caracterización de láseres compactos de estado sólido, con primer enfoque, el estudio del concepto microchip aplicado al láser en varios huéspedes cristalinos dopados con tierras raras. Se reporta los resultados sobre el estudio del efecto de la thermal lens, necesario para la obtención de láser con esta configuración, así como para el funcionamiento láser en continuo y pulsado utilizando la técnica Q-switch. En los experimentos, el concepto microchip se define como una cavidad láser casi monolítica. Este concepto se estudia para diferentes emisiones de láser a ~1.06 m de los iones Yb3+ y Nd3+, a ~1,3 m de Nd3+, a ~1,95 m de Tm3+ hay ~2.05 m del ion Ho3+. En régimen de onda continua se examina detalladamente para los iones de lantánidos trivalentes mencionados en varios huéspedes cristalinos con el objetivo de comparar el potencial de cada material. En este trabajo, se demuestran eficiencias muy cercanas al límite teórico. Por otra parte, también se presentan láseres pulsados de estado sólido con la configuración microchip con varios absorbedores saturables. Con este propósito, se utilizan como absorbedores saturables nuevos nanomateriales como el MoS2, nano-estructuras de carbono (SWCNT, el grafeno de una y de varias capas) y un SESA. Además, el más convencional Cr:YAG (~1.06 m) y el Cr:ZnS (~1.9 m) se examinan para comparar sus rendimientos

This work deals with the characterization of compact solid state lasers, as a first approach to the study of the microchip laser concept applied to several rare earth-doped crystalline hosts. The results on the study of the thermal lens, required for the microchip laser operation as well as the continuous wave and passive Q-switched laser operation in microchip configuration are reported. In the experiments, the microchip concept is defined as a quasi-monolithic laser cavity. Such a concept is studied for different laser emissions at ~1.06 μm from Yb3+ and Nd3+ ions, at ~1.3 μm from Nd3+, at ~1.95 μm from Tm3+ and at ~2.05 μm from Ho3+. The continuous wave regime is examined in detail for the above mentioned trivalent lanthanide ions embedded in several crystalline hosts with the aim to compare the potential of each gain material. Slope efficiencies very close to the theoretical limit are demonstrated in this work. On the other hand, microchip solid state lasers passively Q-switched with several saturable absorbers are also presented. For this purpose, novel nanomaterials such as MoS2, carbon nanostructures (SWCNTs, single- and multilayer graphene) and a SESA are used as saturable absorbers. Besides, the most conventional Cr:YAG (~1.06 μm) and Cr:ZnS (~1.9 μm) are examined to compare their performance.