В Институте прикладной физики им. А.В. Гапонова-Грехова РАН разработаны физические принципы и создан лабораторный макет компактной высокоэффективной твердотельной лазерной системы среднего инфракрасного диапазона, имеющей одновременно высокую в среднем по времени мощность и узкую спектральную линию, перестраиваемую на длинах волн 2,3–2,7 мкм.

Лазерная система, перестраиваемая в окне прозрачности атмосферы Земли, предназначена для дистанционного оптического мониторинга (зондирования) верхних слоёв атмосферы с борта летательного аппарата — самолёта, вертолёта или космического спутника.

Лазерная система, включающая двойной лазерный генератор и двойной усилитель мощности, создана на основе поликристаллического селенида цинка, активированного ионами хрома (Cr²⁺:ZnSe). Поликристаллические активные элементы из Cr²⁺:ZnSe были изготовлены специалистами Института химии высокочистых веществ им. Г.Г. Девятых РАН (Нижний Новгород). Накачка активных элементов производится импульсно-периодическим излучением лазеров на кристаллах Ho³⁺:YAG, которые, в свою очередь, накачиваются излучением тулиевых волоконных лазеров. Сужение линии генерации и её перестройка реализованы с помощью акустооптического фильтра. Указанный метод перестройки лазерной длины волны является чисто электронным без механического движения оптических элементов, что позволяет управлять ей дистанционно с высокой воспроизводимостью. Следует отметить, что все основные лазерные компоненты изготовлены в России.

(1) Схема лазерной системы; (2) Фотография макетного образца лазерной системы; (3) Фотографии активных элементов Cr2+:ZnSe, изготовленных в Нижнем Новгороде (ИХВВ РАН); (4) Спектр генерации лазерной системы с широкой спектральной линией (без акустооптического фильтра) и узкой спектральной линией и её перестройкой (с акустооптическим фильтром)

Наряду с зондированием верхних слоёв атмосферы Земли созданная лазерная система может быть использована для наземного лидарного экологического мониторинга, высокоточной лазерной обработки органических материалов, в хирургии и стоматологии.

Разработка защищена международным патентом Евразийского агентства EA 041501B1.

Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда (проект № 22-№ 22-12-20035), Министерства образования науки и молодёжной политики Нижегородской области (соглашения №№ 316-06-16-17/22, 316-06-16-24/23 и 316-06-16-11/24), а также научно-технической программы Союзного государства России и Беларуси «Технология – СГ» (проект «Технология-СГ-3.2.1.2»).

Результаты опубликованы в журнале Photonics.

Источник: ИПФ РАН.