ساخت لیزر دیسک نازک پالسی توسط پژوهشگر دانشگاه تربیت مدرس

به گزارش روز دوشنبه گروه علم و آموزش ایرنا، سرعت انجام عملیات لیزری در کاربردهای عملی، با توان خروجی متوسط لیزر تعیین می شود. قابلیت افزایش توان از مشخصه های بارز لیزرهای دیسک نازک است. با این حال، پایین بودن ضریب بهره تشدیدگر، استفاده از روش Q-switch در لیزرهای دیسک را محدود ساخته است.

سعید رادمرد پژوهشگر دانشگاه تربیت مدرس و سازنده این نوع از لیرز، با بیان این که این پژوهش در قالب رساله دکترای تخصصی وی در رشته فیزیک انجام شده است، گفت: در این نوع لیزرها، متناسب با ضریب بهره تشدیدگر، درصد عبور آینه خروجی لیزر نیز پایین است؛ در نتیجه، چگالی انرژی داخل تشدیدگر (حتی در پالس های خروجی چند ده میلی ژول)، ممکن است از آستانه تخریب المان های اپتیکی بیشتر شود. ناگزیر، بالا بردن نرخِ تکرار جهت افزایش توان متوسط خروجی لیزر، لازم است.

وی افزود: از طرف دیگر، به دلیل پایین بودن ضریب بهره، ناپایداری پالس های حاصل از روش Q-switch، در نرخِ تکرارهای پایین تری نمایان می شود. به همین دلیل روش Q-switch به‌رغم سادگی نسبی و ارزان تر بودن، در لیزرهای دیسکی از اقبال چندانی برخوردار نبوده است. به نحوی که بیشینه توان متوسط خروجی گزارش شده قبلی با روش Q-switch به زیر ۸۰ وات، حداکثر انرژی پالس ها به ۱۸ میلی ژول و بیشترین نرخ تکرار عملکرد پایدار، به ۱۳ کیلوهرتز محدود شده است.

این پژوهشگر دانشگاه تربیت مدرس در ادامه تشریح کرد: در این رساله، با استفاده از یک تشدیدگر مرسوم (V _ شکل) و با بهینه سازی پارامترهای لیزر، حداکثر توان خروجی۴۰۳ وات با روش Q-switch گزارش شده است. این توان خروجی در توان دمش ۱۲۲۰ وات و در نرخِ تکرار حدود ۱۲کیلوهرتز به دست آمده است. با استفاده از همین تشدیدگر در نرخِ تکرار یک کیلوهرتز و توان دمش ۵۲۰ وات حداکثر انرژی پالس۵۷ میلی ژول ثبت شده است.

رادمرد اظهار داشت: در چیدمانی دیگر، به منظور افزایش ضریب بهره، یک تشدیدگر (۲V _ شکل) برای لیزرهای دیسکی طراحی، اجرا و معرفی شده است. با بررسی تئوری و تجربی این تشدیدگر در شرایط بهینه، حداکثر نرخِ تکرار ۱۸ کیلوهرتز برای لیزرهای دیسکی Q-switch به دست آمده است. ناپایداری پالس های خروجی و وابستگی آستانه آن به کمیت هایی از قبیل طول تشدیدگر، ضریب بازتاب آینه خروجی، چگالی توان دمش و پنجره مدولاسیون تشدیدگر بررسی، مشخصه یابی و ارائه شده است.

این پژوهش طبق اعلام دانشگاه تربیت مدرس، در قالب رساله دکترای تخصصی سعید رادمرد با راهنمایی دکتر احمد مشاعی عضو هیأت علمی دانشکده علوم پایه دانشگاه انجام شده است.