هیدروفیزیک

هیدروفیزیک

طراحی و ساخت یک لیزر سبز-آبی بر اساس تولید هماهنگ‌های لیزر Nd:YAG برای استفاده در سامانه‌ لیدار دریایی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
حسن عبادیان
علیرضا پژ
مجید بابایی توسکی
عباس ملکی
مجتمع دانشگاهی علوم کاربردی، دانشگاه صنعتی مالک اشتر
چکیده
در این مقاله، به چیدمان آزمایشگاهی یک لیزر سبز - آبی مناسب برای کاربرد های لیدار دریایی پرداخته می شود که بر اساس هماهنگ های دوم، سوم و چهارم لیزر Nd:YAG طراحی و ساخته شده است. امروزه عمق‌ سنجی و تشخیص اجسام زیر سطح آب با کمک سامانه‌ های لیداری در حوزه های مختلف تحقیقاتی و نظامی مورد نیاز است. برای تولید تابش لیزر سبز - آبی، در اینجا از ترکیب یک لیزر Nd:YAG پالسی با ساختار نوسانگر - تقویت کننده همراه با بلورهای غیرخطی KTP، DKDP و KDP به ترتیب برای تولید طول موج های 532، 355 و 266 نانومتر استفاده شده است. با انرژی دمش 1/1 ژول، حداکثر انرژی 700، 220 و 65 میلی ژول در هماهنگ های دوم، سوم و چهارم لیزر Nd:YAG بدست آمد. بازده تبدیل نوری به نوری در طول موج های 532، 355 و 266 نانومتر به ترتیب 64، 20 و 9 درصد است.
کلیدواژه‌ها
لیدار دریایی
تولید هماهنگ
جورشدگی فازی
لیزر Nd:YAG

موضوعات

عنوان مقاله English

Design and Fabrication of a Green-Blue Laser based on Harmonics Generation of Nd:YAG Laser for use in Marine LIDAR System

نویسندگان English

hasan ebadian
Alireza Pezh
Majid Babaee Tooski
Abbas Maleki
Faculty of Applied Sciences, Malek Ashtar University of Technology
چکیده English

In this paper, the experimental setup of a blue - green laser suitable for Marine LIDAR applications is discussed, which is designed and fabricated based on the second, third and fourth harmonics of Nd:YAG laser. Today, bathymetry and detection of objects under the water surface with the help of LIDAR systems are needed in various research and military fields. To produce green-blue laser radiation, here a combination of a pulsed Nd:YAG laser with an oscillator - amplifier structure along with nonlinear crystals KTP, DKDP and KDP is used to generate wavelengths of 532, 355 and 266 nm, respectively. With the pump pulse energy of 1.1 J, the maximum energy of 700, 220 and 65 mJ was obtained in the second, third and fourth harmonics of the Nd:YAG laser. The optical - to - optical conversion efficiency at wavelengths of 532, 355 and 266 nm is 64, 20 and 9%, respectively.

کلیدواژه‌ها English

Marine LIDAR
harmonic generation
phase matching
Nd:YAG laser
[1] Pierce JW, Beausoleil RC. High efficiency fourth harmonic generation. SPIE. 2016; 2379: 265-281.
[2] Qi H, Wang Z, Yu F, Sun X, Xu X, Zhao X. Cascaded third-harmonic generationwith one KDP crystal. Opt Lett. 2016; 41: 5823-5826.
[3] Yang ST, Henesian MA, Weiland TL, Vickers JL, Luthi RL. Noncritically phase-matched fourth harmonic generation of Nd:glass lasers in partially deuterated KDP crystals. Opt Lett. 2011; 36: 1824–1826.
[4] Ji S, Zhang S, Xu M, Liu B, Zhuand L et al. Non-critical phase-matching conditions for fourth harmonic generation of DKDP crystal. Opt Mater Express. 2012; 2: 735-739.
[5] Wang F, Li F, Chai X, Wang L, Han W and et al. Efficient fourth harmonic generation of Nd:glass lasers in ADP and DKDP crystals. SPIE. 2015; 9255: 92551R.
[6] Ciapponi1 A, Riede1 W, Tzeremes G, Schröder H. Peter Mahnke1Non-linear optical frequency conversion crystals for space applications. SPIE 2011; 7912: 791205.
[7] Durand Y, Caron J, Hélière A, Bézy JL, Meynart R. LIDAR technology developments in support of ESA Earth observation missions. SPIE. 2008; 10566: 105661F.
[8] Pe'eri S, Morgan CW, Philpot, William D, Guenther G, Armstrong A. Lidar as a Shoreline Mapping Tool U.S. Hydrographic Conference. 2007; 399.
[9] Available from: https://geo-matching.com /uploads /defaults/l/e/leica-hawkeye-ds-877846-1018-en-lr.pdf.
[10] Available from: https://data.ngdc.noaa.gov/instruments/remote-sensing/active/profilers-sounders/lidar-laser-sounders/ Fugro-LADS-Mk3.pdf.
[11] Available from: https://geo-matching.com/ uploads/default/ m/i/ migrationjkz5ct.PDF.
[12] Mason JD, Cone MT, Fry ES. Ultraviolet (250–550 nm) absorption spectrum of pure water. Applied Optics. 2016; 55: 7163-7172.
[13] Yu X, Lee Z, Wei J, Shang S. Impacts of pure seawater absorption coefficient on remotely sensed inherent optical properties in oligotrophic waters. Optics Express. 2019; 27: 34974- 34984.
[14] Lee Z, Wei J, Voss K, Lewis M, Bricaud A, Huot Y. Hyperspectral absorption coefficient of “pure” seawater in the range of 350–550 nm inverted from remote sensing reflectance. Applied Optics. 2015; 54: 546-558.
[15] فرمانی فاطمه و همکاران. بررسی طیفی و بهینه‌سازی پرتودهی هماهنگ دوم و چهارم لیزر Nd:YAG. بیست و یکمین کنفرانس اپتیک و فوتونیک ایران. 1393.
[16]  منصوری معصومه و همکاران. کاهش زاویه Walk-off برای پرتو هماهنگ سوم لیزرNd:YAG با استفاده از تیغه اپتیکیBK7. کنفرانس فیزیک ایران. 1393.
[17] Kojima T, Konno S, Fujikawa S, Yasui K. High-Power Fourth-Harmonic Generation of Nd:YAG Laser. Electrical Engineering in Japan. 2001; 137:18-25.
[18] Chen J, Zheng Y, An N, Chen X. Noncollinear third-harmonic generation with large angular acceptance by noncritical phase matching in KDP crystal. Opt Lett. 2015; 40: 4484-4487.
[19] Available from: https://water.lsbu.ac.uk/water/water_vibrational_spectrum.html.
[20] Measures RM. Laser remote sensing: fundamentals and applications. J. Wiley; 1984.
[21] Dho, SW, Park YJ, Kong HJ. Laser Remote Sensing Laser Remote Sensing, 1984. Optical review, 1997. 4(4): 521-526.
[22] Shibata T, Kobuchi M, Maeda M. Measurements of density and temperature profiles in the middle atmosphere with a XeF lidar. Applied optics, 1986. 25(5): p. 685-688.
 [23] Hodgson N, Weber H. Optical resonators: fundamentals, advanced concepts and applications. Springer; 1997.
[24] Markiewicz JP, Emmett JL. Design of flashlamp driving circuits. IEEE Journal of Quantum Electronics. 1966; 2: 707-711.

  • تاریخ دریافت 07 مرداد 1402
  • تاریخ بازنگری 15 آبان 1402
  • تاریخ پذیرش 16 آبان 1402