400 W potencia media Q

Scientific Reports volumen 12, Número de artículo: 16918 (2022) Citar este artículo

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Informamos sobre la producción de una potencia promedio de hasta 403 W directamente desde un láser de disco delgado (TDL) Yb:YAG con conmutación Q acústico-óptica. Para lograr esta potencia, se ha demostrado teórica y experimentalmente que el límite de estabilidad del láser podría desplazarse hacia tasas de repetición más altas mediante la ingeniería de la transmitancia del acoplador de salida. Esto permite un funcionamiento estable del láser a frecuencias más altas y un aumento adicional en la extracción de energía del medio activo. Con un acoplador de salida con una reflectividad del 93 %, se ha registrado una potencia media máxima de 403 W a una frecuencia de repetición de 12,0 kHz con una potencia de bomba de 1220 W. Además, la energía de pulso máxima de 57 mJ se produjo a una frecuencia de repetición de 1,00 kHz y la potencia de bombeo de 520 W. Se han investigado las características del láser a varias velocidades de conmutación Q y las potencias de bombeo. Además, aquí se ha propuesto un estudio numérico para apoyar los resultados experimentales. Hasta donde sabemos, la potencia promedio alcanzada y la energía del pulso son los valores más altos informados hasta la fecha de un TDL Yb:YAG con conmutación de Q. Los resultados allanan el camino para una mayor escala de potencia de los osciladores Q-switched de estado sólido.

Los láseres de disco delgado (TDL) son una clase de fuentes láser de potencia promedio alta y de costo relativamente bajo1. Las especificaciones únicas de estos láseres en cuanto a potencia y calidad del haz los hicieron muy atractivos para producir sistemas de láser CW y pulsado2. Alcanzar una eficiencia óptica prometedora del 80% los hace más favorables para aplicaciones industriales3. Se han informado TDL de potencia media alta con duración de pulso de µs a ns4,5, pulsos ultrarrápidos6,7 y TDL verdes de potencia media alta8. Se han comercializado dispositivos TDL con potencias medias superiores a 10 kW en modo CW y varios cientos de vatios en funcionamiento pulsado9.

En la operación de alta potencia, la conmutación Q, el vaciado de cavidad y la configuración del amplificador-oscilador son los tres métodos principales de generación de pulsos en la región µs o ns10. A pesar de los esfuerzos iniciales para utilizar estos métodos11,12,13, en los TDL, el vaciado de cavidad se ha utilizado comúnmente para generar pulsos en esta región, con potencias promedio de varios cientos de vatios5,14,15,16. Sin embargo, tiene algunos inconvenientes importantes, como la conducción de alto voltaje, el costo relativamente alto de los elementos de descarga y el amplio espectro17. Por otro lado, la conmutación Q es una forma común de generar láseres de estado sólido pulsados ​​mediante el uso de moduladores acústico-ópticos (AO) o electro-ópticos (EO). En comparación con la conmutación Q de EO y el vaciado de cavidad, la conmutación Q de AO es atractiva porque no necesita elementos polarizadores ni de alto voltaje en el resonador, por lo que es menos complicado y más económico10.

La potencia media de los láseres pulsados ​​es muy importante en aplicaciones industriales ya que determina directamente la velocidad de procesamiento18,19. En los osciladores de varilla, la potencia promedio máxima está restringida por el límite de fractura del medio activo20,21. Mientras tanto, los efectos térmicos destruyen la calidad del rayo láser, por lo que lograr potencias promedio superiores requiere varias etapas de amplificación22,23. Alternativamente, los efectos no lineales y el daño de la fibra son los principales factores que desafían el escalado de potencia de los láseres de fibra pulsada24,25. Sin embargo, debido a la geometría del medio activo, los TDL están menos influenciados por los factores restrictivos mencionados anteriormente, y se logra un aumento de escala de la potencia promedio a una densidad de potencia de bombeo constante1.

Notablemente, en los TDL con conmutación Q, dos factores principales restringen el aumento de escala de la potencia promedio de salida26. Ambos factores se originan en el bajo coeficiente de ganancia del medio activo. La reflectividad del acoplador de salida (OC) generalmente está cerca de uno, por lo que la energía interna de la cavidad es lo suficientemente alta como para dañar el disco incluso para pulsos de salida del orden de cien mJ. Por lo tanto, la tasa de repetición del láser debe aumentarse para mejorar la potencia promedio. Sin embargo, esto podría provocar una fuerte fluctuación de la energía del pulso de salida y la aparición de inestabilidades del pulso13,27. Esta inestabilidad se origina en la dinámica de los láseres Q-switched y aún es objeto de estudios experimentales y teóricos, también en otros tipos de láseres26,28,29. Aunque la inestabilidad del pulso es una propiedad intrínseca de los láseres Q-switched, se espera que aparezca de manera más pronunciada en los TDL debido a su bajo factor de ganancia28. Podrían implementarse tecnologías de control de retroalimentación activa para estabilizar la salida del láser en esta región, pero agregar más complejidades al láser y limitar su flexibilidad16,30.

Entre los documentos relacionados con los TDL de conmutación Q de alta potencia, no hay un estudio exhaustivo sobre el aumento de la potencia promedio de los TDL Yb:YAG de conmutación Q, o la caracterización de la dependencia de las inestabilidades del pulso en los parámetros de diseño del láser. En casi todos estos informes, los pulsos generados se han informado en condiciones normales de funcionamiento, normalmente a potencias medias bajas11,13.

El objetivo principal de este estudio es producir una potencia promedio de aproximadamente 400 W a partir de un Yb:YAG TDL Q-switched, utilizando un modulador AO comercial y un resonador simple en forma de V. Hemos demostrado que el láser puede operar de manera estable a tasas de repetición más altas mediante la ingeniería de la transmitancia del acoplador de salida. Esto conduce a la mejora de la potencia media alcanzable del disco. De esta forma, al cuidar el umbral de daño de los medios de disco mediante el control de la fluencia del pulso láser y la región de inestabilidad del láser, hemos optimizado este sistema láser para lograr un nuevo récord de potencia promedio. Además, se ha presentado una simulación numérica para apoyar los resultados experimentales.

En la Fig. 1, se puede ver una representación de la configuración del láser diseñado. El bombeo lo proporciona un láser de diodo apilado de alta potencia a 940 nm con una potencia de salida de hasta 1300 W. Debido a la importancia del perfil de la bomba en el rendimiento del láser, se ha diseñado un sistema de modelado de haz óptico para producir una imagen uniforme y cercana. perfil de bomba en forma de sombrero de copa con el diámetro de punto deseado en la superficie del disco31. El sistema utiliza un tubo de luz para homogeneizar el perfil de salida de la pila, lentes cilíndricas para compensar el astigmatismo óptico del láser de diodo y algunas lentes de colimación para ajustar el tamaño del haz de bombeo en el disco (todo lo que se muestra en la Fig. 1b).

Descripción general de la configuración experimental: (a) esquema del láser diseñado, (b) elementos del sistema de conformación de haz, (c) módulo de bomba de múltiples pasos y el resonador, (d) perfil de bomba en el disco, (e) el unido disco en la placa fría de Cu-W, (f) la distribución de temperatura en la superficie del disco y (g) el sistema de enfriamiento por impacto de chorro.

Se utiliza un sistema de bombeo de pasos múltiples para aumentar la longitud de la trayectoria del haz de la bomba en el medio del disco y aumentar la eficiencia del bombeo32. El sistema de múltiples pasos diseñado, que se muestra en la Fig. 1c, contiene un espejo parabólico con una distancia focal de 100 cm y espejos plegables que redirigen el haz de bombeo no absorbido hacia el medio del disco. Este sistema de bombeo de paso múltiple proporciona 20 pasos de un solo paso a través del disco, con una eficiencia de absorción de alrededor del 90 %. Finalmente, como se muestra en la Fig. 1d, se forma en el disco un perfil de bomba de sombrero de copa con un diámetro de punto de 6,5 mm.

El medio del disco era un cristal Yb:YAG comercial con una concentración de dopaje del 9% y un espesor de 180 µm. El disco tiene un revestimiento de alta transmisión para las longitudes de onda de 940 nm (la longitud de onda de bombeo) y 1030 nm (la longitud de onda del láser) en la parte delantera y un revestimiento de alta reflexión para ambas longitudes de onda en la parte trasera. La parte posterior del disco se adhirió a una placa de Cu-W con una soldadura de Au-Sn para proporcionar un medio de transferencia de calor eficiente para el enfriamiento del disco por agua. En la Fig. 1e, f, respectivamente, se muestra una imagen del disco adherido y el perfil de temperatura uniforme en la superficie del disco bajo el bombeo. Para una disipación de calor eficiente del disco Yb:YAG, bajo la influencia del punto de bombeo, se diseñó e implementó un sistema de enfriamiento de agua por impacto de chorro33, que se muestra en la Fig. 1g.

Además, como se muestra en la Fig. 1c, se ha diseñado un resonador simple en forma de V para que el factor de estabilidad, g1g2, se mantenga entre 0,47 y 0,54, dependiendo de la potencia de bombeo. En particular, debido a la flexión térmica, el disco tiene una curvatura cóncava con un radio entre 2,2 y 4,1 m. Esta variable dióptrica del disco se consideró en el diseño del resonador.

Para la conmutación Q, se colocó un modulador acústico-óptico en el brazo trasero del resonador. El modulador contiene un cristal BBO con una longitud de 5 cm y una apertura clara de 5 mm, un transductor piezoeléctrico y un controlador de RF. Un fotodetector rápido de Si y un osciloscopio digital registraron el tren de pulsos durante los experimentos.

Para modelar la operación del láser y la dinámica de los pulsos de salida, se aplicó un análisis numérico basado en las ecuaciones de velocidad del láser y la condición de equilibrio pérdida-ganancia. En Yb:YAG, la vida útil de los subniveles es demasiado corta; por lo tanto, es razonable considerar un sistema de dos niveles de energía para modelar el mecanismo láser en este medio activo34. Teniendo en cuenta la absorción/emisión en la longitud de onda de bombeo/láser, se pueden aplicar las siguientes ecuaciones diferenciales acopladas35

Aquí,\(\tau_{f}\) es el tiempo de vida del nivel superior del láser, Ip es la densidad de potencia de la bomba en el disco, h es la constante de Planck y \({v}_{L/P}\) es la frecuencia de fotones láser/bomba. Además, \(N_{2}\) es la densidad de población de nivel láser superior, \(I_{r}\) es la densidad de potencia dentro de la cavidad, \(l_{d}\) y \({N}_ {tot}\) son el espesor del disco y la densidad de iones Yb en el medio activo, respectivamente. La cantidad \({\sigma }_{abs/em}^{L}\) es la sección transversal de absorción/emisión en la longitud de onda del láser. Además, \(M\) es el número de pasadas de la radiación láser a través del medio activo durante cada viaje de ida y vuelta en el resonador, y L es la longitud efectiva del resonador. Toc es la transmisión del acoplador de salida y lossint representa la pérdida interna del resonador láser. La eficiencia de absorción de la radiación de la bomba, \({\eta }_{abs}\), para un sistema de bombeo de \({M}_{p}\)-pasos está dada por36

Además, \(dI_{f,eff} /dt\) describe la energía inicial para la acumulación del pulso. \({I}_{f,eff}\) es la intensidad efectiva de la radiación de fluorescencia del disco, obtenida por

Aquí, α es la parte de los fotones de fluorescencia que se usa de manera eficiente en la acumulación de pulsos y se estimó considerando el factor \(M^{2}\) del resonador diseñado y la porción de fotones de fluorescencia que contribuyen al láser. oscilación27. Los valores de los parámetros utilizados en el análisis numérico se muestran en la Tabla 1.

Para proporcionar una investigación teórica de los resultados experimentales, las ecuaciones acopladas. (1) y (2) se resolvieron numéricamente utilizando el método de Runge-Kutta de cuarto orden. Los valores de los parámetros usados ​​en el análisis numérico se dan en la Tabla 1. Un tren de pulso trapezoidal modeló la pérdida modulada del resonador láser con un tiempo de subida de 100 ns.

La medición de potencia se llevó a cabo con dos medidores de potencia diferentes durante los experimentos. El primero se utilizó para las potencias inferiores a 300 W, con una resolución de 0,1 W, y el segundo para más de 300 W, con una resolución de 1 W. La tasa de repetición del tren de pulsos se midió mediante un fotodiodo rápido conectado a un osciloscopio, y este sistema puede medir la tasa de repetición con una resolución mucho mejor que 1 Hz.

A tasas de repetición más altas, se observó la bifurcación en la energía de los pulsos de salida del láser. En estas condiciones, existe la posibilidad de que se formen pulsos inesperados de alta energía, que podrían dañar el disco. Por lo tanto, consideramos una variación autodefinida del 10% en la amplitud del pulso de un tren de pulsos como el límite de inestabilidad. Esto significa que cuando se observó una variación de más del 10 % en la amplitud del pulso en el osciloscopio, el láser se consideró inestable y no se informaron los datos del pulso correspondiente. Además, todos los experimentos se realizaron con la condición de que la fluencia de energía intracavitaria en la superficie del disco fuera menor que el umbral de daño inducido por láser (LIDT) (~ 3 J/cm2) del disco. Esto evita el daño potencial al disco.

En los experimentos se utilizaron tres OC diferentes con reflectividades del 90 %, 93 % y 95 %. Como mostraremos, al diseñar la reflectividad OC (ROC), se hace posible la operación estable del láser a tasas de repetición más altas. Por tanto, aumenta la potencia media extraíble del medio activo. Para mayor claridad, a lo largo de este documento, hemos utilizado la abreviatura frep para la tasa de repetición.

La Figura 2 muestra la energía del pulso y la duración del tiempo frente a la tasa de repetición para tres reflectividades OC diferentes. Se han presentado los resultados experimentales para tres potencias de bomba diferentes. Para todas las potencias de la bomba, la energía de los pulsos de salida disminuye con la tasa de repetición. La energía de pulso más alta de 57,1 mJ se logró a la frecuencia de repetición de 1,00 kHz cuando la potencia incidente era de 520 W. Es considerablemente más alta que la energía de pulso notificada anteriormente en los TDL13 de Yb:YAG con conmutación de Q.

La energía y el ancho de pulso de los pulsos de salida en función de la tasa de repetición bajo la potencia de la bomba de (a,d) 520 W, (b,e) 620 W y (c,f) 1090 W.

Los resultados de la Fig. 2 muestran que la dependencia de la energía del pulso en la reflectividad del OC solo es pronunciada a tasas de repetición lo suficientemente altas y para potencias de bombeo bajas. El ancho de pulso aumenta con la tasa de repetición para todas las potencias de bomba y todos los OC. Por supuesto, nuevamente, este efecto es más notable para potencias de bombeo más bajas. El resultado más importante es que el borde de la bifurcación se mueve hacia mayores tasas de repetición al aumentar la reflectividad OC. Cabe mencionar que, para la potencia de bombeo de 1090 W, la energía del láser y el ancho de pulso no son significativamente diferentes para las reflectividades OC de 93 y 95%.

La relación de potencia promedio pulsada a CW es un parámetro clave que indica la capacidad de producir pulsos eficientes a partir del medio láser. En la Fig. 3, este parámetro se compara para tres OC y dos potencias de bomba diferentes. Para todos los OC investigados, la potencia perdida disminuye con la tasa de repetición, y el OC con una reflectancia del 93 % tiene una mayor relación de conversión de CW a pulso. Vemos que para ambas potencias de bombeo, la tasa de crecimiento de esta relación de conversión disminuye a tasas de repetición lo suficientemente altas.

La relación de potencia promedio pulsada a CW versus la tasa de repetición para diferentes OC y dos potencias de bomba de 520 y 620 W.

El resultado de la simulación numérica para una potencia de bomba de 520 W se presenta en la Fig. 4. Los parámetros utilizados se seleccionaron siguiendo las condiciones experimentales de la Fig. 2a. Las simulaciones revelan un comportamiento irregular en la energía del pulso por encima de frecuencias específicas. Por encima de esta tasa de repetición específica, el tren de pulsos láser se vuelve inestable y se observa una salida de pulsos de múltiples energías. Se ha informado de un comportamiento similar en láseres de fibra con conmutación Q activa29, láseres de estado sólido con conmutación Q pasiva37 y amplificadores regenerativos38.

Predicción numérica de la energía de los pulsos en el tren de pulsos frente a la tasa de repetición para una potencia de bombeo de 520 W y tres reflectividades OC diferentes.

La comparación de las predicciones numéricas para el rango de frecuencia de operación estable de pulsos con los experimentos en la Fig. 2 indica que los resultados teóricos y experimentales son generalmente consistentes. Sin embargo, en los experimentos, el comportamiento de la bifurcación se observa a tasas de repetición ligeramente más altas que en la simulación. Cabe mencionar que el láser funciona de manera estable a tasas de repetición más altas con una reflectividad del OC del 95 % en comparación con los otros OC. De acuerdo con los resultados de la simulación, en cada potencia de bombeo, el límite de inestabilidad se mueve hacia tasas de repetición más altas si se usa una reflectividad OC más alta. Sin embargo, el modelo predice valores de energía de pulso más altos debido a las simplificaciones consideradas en el modelo teórico, como ignorar la dependencia de la temperatura de la operación del láser39 y la distribución transversal del perfil del láser.

La figura 5 muestra los resultados de la simulación para la salida del láser con una potencia de bombeo de 520 W, una tasa de repetición de 4,5 kHz y una ROC del 90 %. En esta figura se muestran la densidad de inversión de población y la intensidad dentro de la cavidad, junto con la señal de fotodiodo medida para un experimento láser similar al de la simulación. Además, la pérdida de modulación del resonador debido a la conmutación Q, además del voltaje aplicado en el modulador AO en el experimento, se muestran en la figura. En estas condiciones operativas, el láser produce dos categorías de pulsos, en los que los pulsos pequeños se emiten antes que los pulsos grandes (los pulsos pequeños no se ven claramente en la escala de la Fig. 5c). En la Fig. 5c, se mide en el experimento un tren de pulsos similar al que se ve en la simulación, lo que indica una buena concordancia entre la teoría y el experimento.

(a) Las variaciones en el tiempo de la densidad de población de nivel láser superior, (b) la pérdida de modulación y la intensidad calculada dentro de la cavidad, y (c) los pulsos de salida del láser medidos además de un voltaje TTL de muestra aplicado para impulsar el AO celúla.

Para lograr la potencia promedio máxima del láser bajo densidades de potencia de bombeo más altas, se debe encontrar un compromiso entre la reflectividad OC y la tasa de repetición máxima permitida. Los resultados de la simulación mostraron que con una potencia de bombeo de 1100 W para reflectividades de OC de 90, 93 y 95 %, el láser podría funcionar de manera estable hasta 10,40, 11,80 y 12,30 kHz, respectivamente. Estos valores aumentan hasta cerca de 11,90, 13,25 y 13,90 kHz, respectivamente, con la potencia de bombeo máxima de 1220 W. Además, con esta potencia de bombeo, el OC con un 93 % de reflectividad produce una potencia de salida máxima en comparación con otros OC. En base a estos hallazgos, se realizaron muchos experimentos con potencias de bomba de hasta 1220 W y para tres OC diferentes, y se registraron las características de salida del láser.

La Figura 6 muestra la dependencia de la energía del pulso medida en la potencia de la bomba (Fig. 6a) y la tasa de repetición (Fig. 6b) para tres reflectividades de OC de 90, 93 y 95%. Los resultados muestran claramente la dependencia del borde de estabilidad del pulso de la reflectividad de los OC. Por ejemplo, como se muestra en la Fig. 6b, en el caso de 90% OC y la potencia de bombeo de 1220 W, la bifurcación en la energía del pulso se observa cerca de 11,0 kHz, mientras que para 93% OC, este valor está cerca de 12,0 kHz.

(a) La energía de los pulsos de salida en función de la densidad de potencia de la bomba para diferentes tasas de repetición y acopladores OC. (b) La energía del pulso en función de la tasa de repetición para diferentes OC y con una potencia de bombeo de 1220 W.

De acuerdo con la simulación y los resultados experimentales, la máxima potencia promedio del láser fue producida por OC con un 93 % de reflectividad. Por supuesto, usar OC con una transmisión más baja bajo la operación estable del láser tiene el inconveniente de una disminución de la eficiencia. En la Fig. 6b, se comparó la dependencia de la energía del pulso en frep para diferentes OC bajo la potencia máxima de la bomba de 1220 W, vemos que ambos OC de 93 y 95% tienen el mismo límite de estabilidad que determina la frecuencia final de Q-switching. Dado que la energía del láser para el 93% OC fue máxima, las características del láser para este caso se determinaron en detalle y los resultados se presentan a continuación.

La Figura 7 muestra las variaciones de ancho de pulso frente a la tasa de repetición de conmutación Q para algunas potencias de bomba para la reflectividad OC del 93 %. Como se muestra en esta figura, la duración de los pulsos es de alrededor de un microsegundo y aumenta con la tasa de repetición, particularmente a tasas de repetición más bajas. El ancho del pulso también disminuye con la potencia de la bomba. Este comportamiento se nota a tasas de repetición más bajas, donde la energía del pulso es alta. De hecho, cuando la potencia incidente de la bomba se vuelve menor que la potencia de saturación, la duración del tiempo del pulso depende en gran medida de la intensidad de la bomba. Esto se debe principalmente al aumento de la inversión de población y la disminución del tiempo de subida del pulso de la conmutación Q. Para niveles de potencia de bombeo más altos, donde el bombeo alcanza cerca de la saturación, la duración del pulso muestra una menor dependencia de la tasa de repetición, que es un comportamiento bien conocido en los láseres Q-switched. En realidad, para la potencia de bombeo superior a 1000 W, vemos una parada moderada en el incremento del ancho de pulso para las tasas de repetición superiores a 11,0 kHz.

La variación del ancho temporal de los pulsos de salida frente a la tasa de repetición de conmutación Q para varias potencias de bomba. La reflectividad OC fue del 93%.

Además, se observó que el ancho del pulso cambia con un aumento en la transmitancia OC. Sin embargo, la diferencia entre los valores medidos con los OC al 93 y al 95% es insignificante. En particular, las tendencias observadas son consistentes con los informes anteriores sobre el comportamiento de la duración del tiempo de pulso en diversas condiciones derivadas de los láseres Q-switched13,17. Cabe destacar que la potencia promedio máxima se logró bajo la potencia de la bomba de 1220 W y con un espejo de salida del 93%.

La Figura 8 muestra la potencia promedio del láser frente a la tasa de repetición para varias potencias de bomba y con una reflectividad OC del 93 %. La potencia media máxima se obtuvo en dos potencias de bomba de 1180 y 1220 W. En el caso de Pbomba = 1180 W, entre las tasas de repetición de 9,50 y 10,5 kHz, la potencia media fue de 403 W, y los pulsos láser son estables durante varios velocidades de repetición de hasta 10,5 kHz. Sin embargo, por encima de 10,5 kHz, la potencia media disminuyó ligeramente hasta unos 380 W y se inició un régimen de impulsos inestable. A medida que se aumentó la potencia de la bomba a 1220 W, se lograron pulsos estables hasta la frecuencia de repetición de 12,0 kHz.

La potencia promedio del láser versus la tasa de repetición para dos densidades de bombeo diferentes con ROC del 93 %.

La potencia promedio máxima de 403 W parece ser un récord obtenido de un láser de disco delgado Q-switched. La estabilidad de salida del láser es bastante buena en altas tasas de repetición, en las que la diferencia de las amplitudes de los pulsos es inferior al ± 10 %, como se muestra en la Fig. 9.

La señal de salida del láser a frep de 12,0 kHz para la potencia de bombeo de 1220 W y ROC del 93 %. Recuadro: perfil de tiempo de un solo pulso que indica que la duración del pulso es de aproximadamente 1,25 µs.

Se presentó el diseño, optimización y características de un láser de disco delgado AO Q-switched Yb:YAG con un nuevo récord de potencia máxima promedio de 403 W. El límite de la inestabilidad de la energía del pulso se determinó tanto en el experimento como en la simulación para diversas condiciones operativas. En ambos casos, se encontró que el láser podría funcionar de manera estable a tasas de repetición más altas si se controla el valor de la transmitancia de salida. Se utilizaron tres OC con una reflectancia de 90, 93 y 95 % para hacer funcionar el láser a frecuencias más altas y maximizar la potencia de salida promedio. Se han determinado las características de la salida del láser en diversas condiciones operativas.

La duración del pulso de salida fue de alrededor de un microsegundo, que aumenta con la tasa de repetición y disminuye con la densidad de potencia de la bomba. La potencia media máxima de 403 W se ha registrado a una frecuencia de repetición de 12,0 kHz y con una potencia de bombeo de 1220 W y OC con una reflectividad del 93 %. La energía de pulso máxima de 57 mJ se midió a la tasa de repetición de 1,00 kHz. Además, la conversión de CW a potencia pulsada aumenta con la tasa de repetición, con el valor más alto siempre ocurriendo para la reflectividad de salida del 93%. Los resultados experimentales presentados son consistentes con los resultados de simulación basados ​​en las ecuaciones de velocidad.

Los resultados de este estudio allanan el camino para desarrollar un láser industrial pulsado de alta potencia promedio simple y económico basado en osciladores TDL. Además, los resultados pueden ser muy prometedores a la hora de aumentar las potencias medias de los láseres de estado sólido de un solo oscilador con conmutación de Q con una buena calidad de haz basada en módulos comerciales de ganancia de disco fino.

Todos los datos generados o analizados durante este estudio se incluyen en este artículo publicado.

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Departamento de Física, Universidad Tarbiat Modares, PO Box 14115-175, Teherán, Irán

Saeed Radmard y Ahmad Moshai

Centro Nacional Iraní de Ciencia y Tecnología Láser, PO Box 14665-576, Teherán, Irán

Kaveh Pasandideh

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SR y KP y AM han contribuido a la formación de la idea de este trabajo. SR y KP hicieron los experimentos y colaboraron en las simulaciones. SR y KP y AM prepararon el manuscrito y todos los autores lo revisaron. AM ha supervisado esta investigación.

Correspondencia a Ahmad Moshai.

Los autores declaran no tener conflictos de intereses.

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Reimpresiones y permisos

Radmard, S., Moshaii, A. & Pasandideh, K. Láser de disco delgado Yb:YAG de conmutación Q de potencia promedio de 400 W. Informe científico 12, 16918 (2022). https://doi.org/10.1038/s41598-022-20917-x

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Recibido: 20 junio 2022

Aceptado: 20 de septiembre de 2022

Publicado: 08 octubre 2022

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-022-20917-x

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