Российские ученые из Института прикладной физики РАН разработали концепцию стержневого иттербиевого «усилителя расходящегося пучка». Это новое решение позволяет одновременно достигать высокой пиковой и средней мощности излучения, что делает данную технологию конкурентоспособной с текущими лидерами рынка — слэбовыми и дисковыми лазерами.
Традиционно стержневая геометрия была популярной в твердотельных лазерах благодаря своей простоте и эффективности. Однако стержневые иттербиевые лазеры, несмотря на высокие показатели средней мощности, ограничивались невысокой энергией импульсов. Это связано с тем, что увеличение мощности требует более эффективного охлаждения, что трудно достичь в стержневой конструкции. Однако новая концепция позволяет преодолеть эти ограничения.
«Ключевой проблемой… стали факторы, препятствующие увеличению размера пучка при усилении, среди которых тепловая линза, поперечная неоднородность коэффициента усиления и нелинейная самофокусировка»
– Иван Кузнецов, старший научный сотрудник ИПФ РАН
Предложенный в ИПФ РАН стержневой активный элемент выполнен в форме усеченного конуса. Это позволяет увеличить размер пучков по мере их распространения, что помогает избегать оптического пробоя и улучшает охлаждение. Широкая часть конуса используется для извлечения импульсов большой энергии, что предотвращает пробой выходного торца.
Использование данной концепции уже позволило втрое повысить выходную энергию импульсов, сохранив высокую среднюю мощность и качество пучка. Это достижение делает стержневые иттербиевые лазеры более привлекательными для применения в различных областях науки и техники, таких как лазерная спектроскопия, ускорение заряженных частиц и лазерная обработка материалов.
