CURRENT TRENDS IN THE DEVELOPMENT OF HIGH-ENERGY LASERS

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Current trends in developing high-energy lasers with pulse energies in the tens and hundreds of joules are considered. Active media are analyzed for their use in such lasers. Yb:YAG active crystalline and ceramic elements (AE) of Russian production are experimentally investigated at temperatures from 100 K to 295 K. The data of the AE cryogenic cooling system are presented. A diode pumping system for AE and a homogenizer of its radiation are described. The physical and technical characteristics of the pumping system are given. Fresnel losses, absorption losses, and losses due to amplified spontaneous emission (ASE), which reduce the energy stored in an inverted population, are experimentally measured. The results of measuring the gain in multipass circuits with different sets of AEs are presented.

About the authors

S. G. Garanin

The Russian Federal Nuclear Center – All-Russian Scientific Research Institute of Experimental Physics,
Institute of Laser Physical Research

Email: makarov@triniti.ru
Russia, Nizhny Novgorod Region, Sarov

V. N. Derkach

The Russian Federal Nuclear Center – All-Russian Scientific Research Institute of Experimental Physics,
Institute of Laser Physical Research

Email: makarov@triniti.ru
Russia, Nizhny Novgorod Region, Sarov

K. N. Makarov

State Research Center of the Russian Federation Troitsk Institute for Innovation and Fusion Research

Author for correspondence.
Email: makarov@triniti.ru
Russia, Troitsk, Moscow

V. A. Ostrovskiy

State Research Center of the Russian Federation Troitsk Institute for Innovation and Fusion Research

Email: makarov@triniti.ru
Russia, Troitsk, Moscow

M. I. Pergament

State Research Center of the Russian Federation Troitsk Institute for Innovation and Fusion Research

Email: makarov@triniti.ru
Russia, Troitsk, Moscow

M. V. Putilin

State Research Center of the Russian Federation Troitsk Institute for Innovation and Fusion Research

Email: makarov@triniti.ru
Russia, Troitsk, Moscow

D. V. Sizmin

The Russian Federal Nuclear Center – All-Russian Scientific Research Institute of Experimental Physics,
Institute of Laser Physical Research

Email: makarov@triniti.ru
Russia, Nizhny Novgorod Region, Sarov

References

  1. Bayramian A., Armstrong P., Ault E. et al. The Mercury Project: A High Average Power, Gas-Cooled Laser for Inertial Fusion Energy Development // Fusion Science and Technology. 2007. V. 52. P. 383.
  2. Mason P., Divoký M., Ertel K. et al. Kilowatt average power 100 J-level diode pumped solid state laser // Optica. 2017. V. 4 (4). P. 438–439.
  3. Haefner C.L., Bayramian A., Spinka T. et al. HAPLS: A Robust Driver for High Intensity Laser Matter Interactions Enabling Precision Science and Commercial Applications // The Review of Laser Engineering. 2018. V. 46 (3). P. 138–141.
  4. Chanteloup J.C., Albach D., Lucianetti A. et al. Multi kJ level Laser Concepts for HiPER Facility // J. Phys.: Conf. Ser. 2010. V. 244. P. 012010.
  5. Bayramian A., Aceves S., Anklam T. et al. Compact, Efficient Laser Systems Required for Laser Inertial Fusion Energy // Fusion Science and Technology. 2011. V. 60. P. 28.
  6. Albach D. Amplified Spontaneous Emission and Thermal Management on a High Average-Power Diode-Pumped Solid-State Laser – The Lucia Laser System / PhD Thesis, P.: École Polytechnique, 2010.
  7. Hamamoto K., Tokita S., Yoshida H. et al. Temperature-dependent absorption assessment of YAG ceramics as cladding material // Opt. Mater. Express. 2018. V. 8 (8). P. 2378–2386.
  8. Körner J., Jambunathan V., Hein J. et al. Spectroscopic characterization of Yb3+ doped laser materials at cryogenic temperatures // Appl. Phys. 2014. B 116. P. 75–81.
  9. Ricaud S., Papadopoulos D.N., Pellegrina A. et al. High-power diode-pumped cryogenically cooled Yb:CaF2 laser with extremely low quantum defect // Opt. Lett. 2011. V. 36 (9). P. 1602–1604.
  10. Handbook of solid-state lasers: Materials, systems and applications / Eds B. Denker, E. Shklovsky. Cam.: Woodhead Publishing, 2013.
  11. Hornung M., Liebetrau H., Keppler S. et al. 54 J pulses with 18 nm bandwidth from a diode-pumped chirped-pulse amplification laser system // Opt. Lett. 2016. V. 41. P. 5413–5416.
  12. Payne S.A., Chase L.L., Smith L.K. et al. Infrared cross-section measurements for crystals doped with Er3+, Tm3+, and Ho3+ // IEEE J. Quantum Electron. 1992. V. 28 (11). P. 2619–2630.
  13. Divoky M., Pilar Y., Hanus M., Navratil P., Sawicka-chyla M., De vido M., Phillips P.J., Ertel K., Butcher T., Fibrich M., Green Y.T., Koselja M., Preclikova Y., Kubat Y., Houzvicka Y., Rus B., Collier J., Lucianetti A., and Mocek T. Performance comparison of Yb:YAG ceramics and crystal gain material in a large-area, high-energy, high average–power diode-pumped laser and crystal gain material in a large-area, high-energy, high average–power diode-pumped laser // Optics Express 3636. 2020. V. 28. № 3 (February).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2.

Download (884KB)
3.

Download (111KB)
4.

Download (451KB)
5.

Download (49KB)
6.

Download (157KB)
7.

Download (521KB)
8.

Download (488KB)
9.

Download (47KB)

Copyright (c) 2023 С.Г. Гаранин, В.Н. Деркач, К.Н. Макаров, В.А. Островский, М.И. Пергамент, М.В. Путилин, Д.В. Сизмин

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».