Título
Estudio preliminar de optimización de guías de onda activas obtenidas por implantación de iones en cristales de Nd:YAG
Preliminary study of the optimization of active ion-implanted waveguide in Nd:YAG crystals
Autor
Arnoldo Salazar Soto
Colaborador
Heriberto Márquez Becerra (Asesor de tesis)
Nivel de Acceso
Acceso Abierto
Materias
Resumen o descripción
El estudio de guías de onda angostas fabricadas en cristales de Nd:YAG por implantación de protones y iones de carbono ha probado que es factible el desarrollo de láseres basados en estas guías, los cuales ofrecen la posibilidad de obtener eficiencias altas de emisión, potencias umbral bajas, densidades altas de potencia y tamaño compacto. En este trabajo de tesis se analizaron una serie de guías de onda angostas fabricadas por implantación de protones y iones de carbono en cristales de Nd:YAG. Las muestras fueron sometidas a un tratamiento térmico de 400 ºC durante 30 minutos, con el objetivo de reducir las pérdidas en las guías al eliminar los centros de color y por lo tanto la absorción. Posteriormente al tratamiento, se evaluó el desempeño de las guías como medio de ganancia en una cavidad láser. Mediante análisis microscópico se estimaron las dimensiones de las guías de onda y se compararon con los tamaños determinados antes del tratamiento. Adicionalmente, se capturó la distribución transversal de intensidad (modos) a la salida de las guías para tres longitudes de onda ?=635 nm, ?=808 nm (longitud de onda de bombeo) y ?=1064 nm (longitud de onda de la emisión láser), mediante las cuales se pudo evaluar las propiedades de guiado de estas guías. Se realizaron análisis de espectroscopia de las guías de onda por medio de los espectros de absorción y de luminiscencia; de donde se determinó que las propiedades de estos tras el tratamiento térmico no cambian significativamente. Se calcularon dos de los parámetros más importantes relacionados con el desempeño láser que son la sección transversal de emisión estimulada, para la cual se encontró una disminución significativa ~ 50% y el tiempo de vida de luminiscencia el cual aumentó casi en un 45%. Otra parte de la tesis se enfocó en el bombeo óptico de un láser de guía de onda angosta mediante un diodo láser a 808 nm con un área de emisión de 100x1 µm2. El acoplamiento de esta fuente de luz a la guía de onda se realizó mediante la circularización de un haz altamente elíptico del diodo láser con una fibra óptica de núcleo de diámetro de 200 µm y la salida de esta enfocada a la cara de entrada de la guía de onda mediante una microlente fabricada en uno de los extremos de la fibra. Esta microlente fue fabricada por fundido y estiramiento de la fibra con una fusionadora de fibras ópticas.
Optical channel waveguides fabricated by proton and carbon implantation in Nd:YAG have proven to be a promising option in the development of laser based on them since they offer the possibility of a high slope efficiency, low threshold pump power, high power densities and a small size. In this thesis a set of proton and carbon ion implanted Nd:YAG channel waveguides were annealed at 400 ºC for 30 minutes with the purpose of reducing the optical propagation losses in the waveguide by eliminating color centers and thus absorption. The laser performance of the annealed channel waveguides as a gain medium in a laser cavity was evaluated. By microscopic analysis the dimensions of the waveguides were estimated and compared to the dimensions before annealing. The transversal intensity distribution of the waveguide output beam was analyzed for three wavelengths, ?=635 nm, ?=808 nm (pump wavelength) and ?=1064 nm (laser emission wavelength), and the guiding properties of the guides. Spectroscopy of the waveguides was made by analyzing the absorption and luminescence spectra from which it was determined that no significant change occurred after heat treatment. Two of the most important parameters related to the laser performance are the stimulated emission cross section and fluorescence lifetime were it was found that after annealing the first decreased by ~ 50% and the later increased ~ 45 % from the nominal values of a bulk Nd:YAG crystal. The other part of this thesis focused on the optical pumping scheme of the channel waveguide by a broad area laser diode operating at ?=808 nm with an emission area of 100x1 µm2. The coupling of the pumping signal was made by the circularization of the highly elliptical laser diode output beam by butt-coupling this output to a 200 µm diameter nucleus optical fiber. The circular output of the fiber is focused to the face of the waveguide by a microlens fabricated at the end of the fiber. The lensed fiber is fabricated by melting and pulling the fiber with a fusion splicer.
Editor
CICESE
Fecha de publicación
2009
Tipo de publicación
Tesis de maestría
Recurso de información
Formato
application/pdf
Idioma
Español
Sugerencia de citación
Salazar Soto, A.2009.Estudio preliminar de optimización de guías de onda activas obtenidas por implantación de iones en cristales de Nd:YAG.Tesis de Maestría en Ciencias. Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Baja California. 134 pp
Repositorio Orígen
Repositorio Institucional CICESE
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