Broadband collimated generation in YAG:Yb crystal and ytterbium glass under LiF:F⁺₂color center laser pumping

Abstract

Nanosecond pulses of broadband collimated generation in the wavelength region of 1.0–1.06 μm were observed at focusing the pump radiation from LiF:F2+ color center laser onto the plates from YAG:Yb crystal or Yb-doped phosphate glass. Spectra of the widths up to 200 Å for YAG:Yb and up to 500Å for glass were registered. The angular divergence (10-3–10-4 rad) of broadband radiation from the emitting area of 100–200 μm in diameter was by 1–2 orders of magnitude smaller than the diffraction limit corresponding to this area. Physical mechanism responsible for the occurrence of highly collimated broadband lasing under stimulated Brillouin scattering (SBS) of the pump radiation in the active medium is discussed.

Эффект Вынужденного Радиального Рассеяния В Оптических Средах С Возбуждением В Них Сходящихся Акустических Волн При Накачке Мощными Наносекундными Импульсами С Широким Спектром

“…Экспериментальные результаты, о которых пойдет речь, были получены на экспериментальной установке, показанной на рис. 1 и частично описанной в работах [1][2][3][4][5][6]. В качестве активной среды лазера накачки 1 использовался LiF с центрами окраски F + 2 , который, в свою очередь, через линзу L1 накачивался рубиновым лазером с модуляцией добротности.…”

“…В работах [1][2][3][4][5][6][7][8][9] было показано, что при накачке оптических сред наносекундными импульсами с широким спектром в них, за счет вынужденного бриллюэновского рассеяния, возбуждается не гармоническая акустическая волна, а периодическая последовательность ударных волн с тем же периодом, воздействие которых на среду во много раз более сильное.…”

“…В данной работе сделана попытка объяснить поверхностные разрушения в конденсированных оптических средах, образующихся при воздействии на них наносекундных лазерных импульсов с широким спектром за счет предложенного эффекта вынужденного радиального рассеяния. Механизм вынужденного радиального рассеяния достаточно полно был рассмотрен еще в работе [1], а в последующих работах [2][3][4][5][6][7][8][9] рассматривался только механизм возбуждения периодической последовательности ударных волн и их воздействие на различные оптические среды. В данной работе на основе углубленного анализа экспериментальных данных из работы [1] и описанного нами механизма пластической деформации [7][8][9], предлагается механизм возбуждения вынужденного радиального рассеяния и возбуждаемых при этом сходящихся радиальных акустических волн, воздействие которых объясняет дополнительный спектр поверхностных и объемных разрушений.…”

Excitation of Periodical Shock Waves in Solid–State Optical Media (Yb:YAG, Glass) at SBS of Focused Low–Coherent Pump Radiation: Structure Changes, Features of Lasing

“…Thus, the data on Yb broadband lasing confirm the concept of intense (shock) hypersonic wave formation at powerful lowcoherent pumping of the optical media. The interpretation of data on the "sub-diffraction" angular divergence of Yb:YAG and Yb:glass generation had required the introduction of a new concept for the photon, which means its existence not in the form of a "traveling" wave, but with fixed positions of maxima, minima, and nodes along the photon propagation direction (Bykovsky, 2006;Bykovsky & Senatsky, 2008a,b, 2010. It was assumed that the photon is a combination of the two pinpoint dipoles, which move jointly with light velocity and rotate with frequency ω in the opposite directions.…”

“…Experiments on pumping of Yb-doped and non-doped samples of different optical media (YAG, glass, L i F e t a l . ) b y p o w e r f u l l o w -coherent radiation from LiF: F 2 + ccl were continued in subsequent papers (Bykovsky, 2005(Bykovsky, , 2006Bykovsky & Senatsky, 2008a,b, 2010. At intensities I ≥ 1 GW/cm 2 interaction of ccl pump radiation with the medium in the focal region was essentially nonlinear.…”