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Tese de Doutorado
DOI
https://doi.org/10.11606/T.85.2021.tde-08092021-100924
Documento
Autor
Nome completo
Allan Bereczki
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2021
Orientador
Banca examinadora
Wetter, Niklaus Ursus (Presidente)
Jakutis Neto, Jonas
Mendonça, Cleber Renato
Rossi, Wagner de
Título em português
Ressonadores dinamicamente estáveis de com meio ativo birrefringente de Nd:YAG 
Palavras-chave em português
birrefringência termicamente induzida
lasers em frequência única
Nd:YAG
ressonadores dinamicamente estáveis
ressonadores em anel
Resumo em português
Neste trabalho, que teve como objetivo o estudo do uso de meio ativo com birrefringência termicamente induzida (BIT) de Nd:YAG em ressonadores dinamicamente estáveis, foi proposto o desenvolvimento de um ressonador dinamicamente estável em anel de alta potência com a utilização de módulos laser bombeados lateralmente por diodos comerciais e com compensação de BIT, obtendo-se 55,6 W de potência na operação em frequência única com saída polarizada no modo contínuo. Esta potência, é a maior para lasers em frequência única de Nd:YAG em um único ressonador. Um cristal de triborato de lítio (LBO) foi inserido no ressonador para melhorar as características espectrais do laser por mecanismos de perdas não lineares sendo verificada a supressão dos modos longitudinais adjacentes ao modo principal, com um único pico de frequência com largura de 29 MHz. Este laser foi construído utilizando-se módulos laser comerciais possibilitando a obtenção de um sistema laser de alta potência com saída em frequência única com um baixo custo. Foram obtidos também outros ressonadores lineares com os módulos: Um laser com alta qualidade de feixe e potência de saída de 30 W contínuos e linearmente polarizado com M2=1,08, com seu melhor fator de qualidade medido de 1,02 em 24,8 W, e utilizando-se dois módulos construiu-se um ressonador com e potência de saída de 76 W linearmente polarizados com M2=1,3 e 1,1 e 100,5 W de potência com M2=1,7 e 1,9 nas direções vertical e horizontal, respectivamente. As equações de Magni para os ressonadores dinamicamente estáveis lineares [1] foram aplicadas aos ressonadores com zonas conjuntas e novas expressões foram apresentadas. As equações para os ressonadores em anel de Silvestri et al. [2] foram aplicadas para os ressonadores em anel simétricos com um par de espelhos curvos e novas expressões foram apresentadas. Em especial, mostrou-se que a largura e a posição de seu intervalo de estabilidade podem ser ajustadas de maneira independente e contínua variandose apenas as distâncias do ressonador.
Título em inglês
Dynamically stable resonators with Nd:YAG birefringent active medium
Palavras-chave em inglês
dynamically stable resonators
Nd:YAG
ring resonators
single frequency lasers
thermally induced birefringence
Resumo em inglês
In this work, which aimed to study the use of the active medium of Nd:YAG with thermally induced birefringence in dynamically stable resonators, it was proposed the development of a high power dynamically stable ring resonator using commercial side pumped laser modules by diodes and with birefringence compensation, obtaining 55.6 W of power in single frequency operation with polarized output in continuous mode. This power is the highest for single-frequency Nd:YAG lasers in a single resonator to our knowledge. A lithium triborate (LBO) crystal was inserted in the resonator to improve the spectral characteristics of the laser by means of non-linear losses mechanisms, with the suppression of longitudinal modes adjacent to the main mode being verified with a single frequency peak with 29 MHz width. This laser was built using commercial laser modules, making it possible to obtain a low-cost single-frequency high power laser system. Other linear resonators were also obtained with the modules: A continuous and linearly polarized laser with high beam quality and output power of 30 W with M2 = 1.08 was found, with measured quality factor of 1.02 at 24, 8 W, and using two modules, a resonator with 76 W linearly polarized output was built with M2=1.3 and 1.1 and 100.5 W of power with M2 = 1.7 and 1, 9 in vertical and horizontal directions, respectively. Magni's equations for dynamically stable linear resonators [1] were applied to resonators with joint zones and equations and new expressions were presented. The equations for ring resonators by Silvestri et al. [2] were applied to symmetric ring resonators with a pair of curved mirrors and new expressions were presented. In particular, it has been shown that the width and position of its stability range can be adjusted independently and continuously by varying only the distances from the resonator.
 
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Data de Publicação
2021-09-09
 
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