نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

• سیدمرتضی زاهدی دیزجی ^{1، 2}
• امیرحسین فرهبد ¹
• محمد محمودی ²

¹ پژوهشکده پلاسما و گداخت هسته‌ای، پژوهشگاه علوم و فنون هسته‌ای، سازمان انرژی اتمی، صندوق پستی: 51113-14399، تهران- ایران

² دانشکده فیزیک، دانشگاه زنجان، صندوق پستی: 38791-45371، زنجان- ایران

چکیده

در این مقاله، نوعی سامانه نوری برای دمش محیط فعال لیزرهای حالت جامد به کمک دیودهای نورگسیل با هدف ارتقای نوسان‌گر مجموعه گداخت لیزری معرفی شده است. سامانه نوری مذکور براساس هدایت پرتوهای نوری از منابع دیودهای نورگسیل به میله لیزر با استفاده از سطوح تمام بازتابان استوار است. سه پیکربندی مختلف برای سامانه دمش با مقطع چهار، پنج و شش وجهی طراحی، و هندسه آن‌ها با روش ردیابی تصادفی پرتو در سه‌بعد بهینه‌سازی شدند. سامانه‌های دمش ساخته شده با موفقیت برای دمش میله لیزر از جنس به قطر 3 میلی‌متر و منابع دیودهای نورگسیل با طیف سفید 10 وات به کار گرفته شدند. با استفاده از پیکربندی پنج وجهی، 4 ژول انرژی الکتریکی به 35 دیود نورگسیل تحویل شد و نوسانگر لیزر میخه‌های لیزر با ساختار مدی اینس- گوسی و انرژی بیش از 700 میکرو ژول با نرخ تکرار 1 هرتز پدید آورد. هم‌چنین تپ‌های سوییچ Q با انرژی متوسط 35 میکرو ژول و پهنای پالس230 نانوثانیه با سامانه دمش نوری بهینه‌سازی شده تولید شدند. بهبود بیش‌تر سامانه دمش نوری بر پایه دیودهای نورگسیل می‌تواند منجر به تولید باریکه لیزر با انرژی چند میلی ژول شود.

کلیدواژه‌ها

• سامانه دمش نوری
• گداخت لیزری
• لیزر با دمش دیود نور گسیل
• محیط فعال
• مد عرضی اینس- گوسی

عنوان مقاله [English]

Experimental study of the improved optical system for the LED-pumped solid-state lasers

نویسندگان [English]

• S.M. Zahedi ^{1 2}
• A.H. Farahbod ¹
• M. Mahmoudi ²

¹ Plasma and Nuclear Fusion Research School, Nuclear Science and Technology Research Institute, AEOI, P.O.Box:14399-51113, Tehran-Iran

² Plasma and Nuclear Fusion Research School, Nuclear Science and Technology Research Institute, AEOI, P.O.Box:14399-51113, Tehran-Iran

چکیده [English]

In this article, an optical system for pumping the active medium of solid-state lasers with light-emitting diodes (LEDs) is introduced to upgrade the master oscillator of the laser fusion facility. The optical system is based on the guiding of optical rays from light-emitting diode sources to laser rods by means of total reflecting surfaces. Three different configurations with four, five, and six segments have been designed and their geometry is optimized with 3D random ray-tracing method to obtain the best performance. The pump systems have been fabricated and successfully applied to pump a 3 mm diameter laser rod with 10 watts white spectrum LEDs. Using five segments configuration and 4 Joules electrical energy delivered to 35 LEDs, the laser oscillator produced laser spikes with multi-mode Ince-Gaussian transverse beam structure and more than 700 micro-joules laser energy at a 1 Hz repetition rate. Moreover, the Q-switched pulses with an average energy of about 35 micro-joules and 230 ns pulse-width have been generated with the optimized optical pump system. More improvement to the LED-pump system is possible, which can be led to an efficient multi-mJ laser beam.

کلیدواژه‌ها [English]

• Optical pumping system
• Laser fusion
• LED-pumped laser
• active medium
• Ince-Gaussian transverse mode