27539

طراحي تشديدگر ليزر بر پايه YAG به منظور افزايش حجم حالت و پايداري ديناميكي

كارشناسي ارشد

فيزيك-فوتونيك

99-1401

1401/06/29

دكترمهدي شايگان منش-دكتر داوود رزاقي

دكتر محمدرضا عبدالحسيني مقدم

فيزيك

در اين پايان¬نامه از روش مرسوم ماتريس ABCD به منظور طراحي يك تشديدگر با حجم حالت اصلي بالا و پايداري ديناميكي براي يك ليزر CTH:YAG با طول موج nm 2080 استفاده شده است. با استفاده از اين روش و به منظور نزديك شدن به مقادير عملي و آزمايشگاهي، ميله ليزر CTH:YAG به صورت يك عدسي ضخيم مورد مطالعه قرار گرفته است و اندازه لكه روي ميله و آينه¬ها و حجم حالت 〖 TEM〗_00 محاسبه شده است. براي طراحي يك تشديدگر پايدار ديناميك و قابل اجرا به منظور پديد آوردن حجم حالت اصلي بالا ابتدا تشديدگر تخت-تخت مورد بررسي قرار گرفته است. سپس محاسبات به تشديدگرهاي تخت-محدب، مقعر-محدب و تلسكوپي تعميم داده شده است. تشديدگر به كمك معادلات باريكه گاوسي به گونه¬اي طراحي شده است كه تغييرات فاصله كانوني ميله ليزر در اثر نوسانات حرارتي ناخواسته كم¬ترين تأثير را در حجم حالت 〖 TEM〗_00 داشته باشد. همچنين، با اعمال شرط 〖 g〗_1 g_2=0/5 براي تشديدگر مورد استفاده، در محاسبات تشديدگري با كمترين حساسيت نسبت به تاثيرات فواصل كانوني مهندسي شده است. در ادامه ويژگي¬هاي تشديدگرهاي ذكر شده براي محيط فعال ليزري CTH:YAG با تشديدگر فابري-پروي معادل، مقايسه و نتايج گزارش شده است. در انتها مشخصات اين تشديدگرها براي داشتن يك كيفيت باريكه بالا بهينه شده است.در اين پايان¬نامه از روش مرسوم ماتريس ABCD به منظور طراحي يك تشديدگر با حجم حالت اصلي بالا و پايداري ديناميكي براي يك ليزر CTH:YAG با طول موج nm 2080 استفاده شده است. با استفاده از اين روش و به منظور نزديك شدن به مقادير عملي و آزمايشگاهي، ميله ليزر CTH:YAG به صورت يك عدسي ضخيم مورد مطالعه قرار گرفته است و اندازه لكه روي ميله و آينه¬ها و حجم حالت 〖 TEM〗_00 محاسبه شده است. براي طراحي يك تشديدگر پايدار ديناميك و قابل اجرا به منظور پديد آوردن حجم حالت اصلي بالا ابتدا تشديدگر تخت-تخت مورد بررسي قرار گرفته است. سپس محاسبات به تشديدگرهاي تخت-محدب، مقعر-محدب و تلسكوپي تعميم داده شده است. تشديدگر به كمك معادلات باريكه گاوسي به گونه¬اي طراحي شده است كه تغييرات فاصله كانوني ميله ليزر در اثر نوسانات حرارتي ناخواسته كم¬ترين تأثير را در حجم حالت 〖 TEM〗_00 داشته باشد. همچنين، با اعمال شرط 〖 g〗_1 g_2=0/5 براي تشديدگر مورد استفاده، در محاسبات تشديدگري با كمترين حساسيت نسبت به تاثيرات فواصل كانوني مهندسي شده است. در ادامه ويژگي¬هاي تشديدگرهاي ذكر شده براي محيط فعال ليزري CTH:YAG با تشديدگر فابري-پروي معادل، مقايسه و نتايج گزارش شده است. در انتها مشخصات اين تشديدگرها براي داشتن يك كيفيت باريكه بالا بهينه شده است.

1401/09/09

YAG based laser amplifier design to increase fundamental mode volume and dynamic stability

9/19/2024 12:00:00 AM

In this thesis, the conventional ABCD matrix method is used to design a resonator with a high fundamental mode volume and dynamic stability for a CTH:YAG laser with a wavelength of 2080 nm. Using this method and to approach the practical and experimental values, the CTH:YAG laser rod has been studied as a thick lens, and the size of the beam on the rod and mirrors and the volume of the TEM00 mode have been calculated. Firstly, in order to design a dynamic and applicable stable resonator, producing a high fundamental mode volume, the plane-parallel resonator has been investigated. Then, the calculations have been extended to plane-convex, concave-convex and telescopic resonators. The resonators are designed with the help of Gaussian beam equations in such a way that the change of the focal length of the laser rod due to unwanted thermal fluctuations has the least effect on the TEM00 mode volume. Also, by applying the g1g2=0.5 condition for the designed resonator, the minimum sensitivity to focal length changes is engineered. In the following, the characteristics of the mentioned resonators for the CTH:YAG laser media are compared to the equivalent Fabry-Perot resonator, and the results are reported. Finally, the characteristics of these resonators have been optimized to have a high beam quality.

ليزر CTH:YAG، حالت اصلي، طراحي تشديدگرهاي پايدار-ديناميكي (پويا)

: CTH:YAG laser, Fundamental mode, Design of stable-dynamic (dynamic) resonators

Arezou jalilzadeh heydarlou

Dr. Mahdi Shayeganmanesh-Dr.Davod Razzaghi