Russian Startup Tour 2014. April, 16. Krasnodar. Participant: Gradient Sensitized Laser Crystals.

1. Кубанский государственный университет
Физико-технический факультет
Кафедра оптоэлектроники
ГРАДИЕНТНО СЕНСИБИЛИЗИРОВАННЫЕ
ЛАЗЕРНЫЕ КРИСТАЛЛЫ
Строганова Е.В.,
Галуцкий В.В.,
Налбантов Н.Н.,
Козин А.С.,
Харченко С.В.,
Цема А.А.,
Юрова Н.А.

2. Технология
Выращивание монокристаллов с заданным градиентом концентрации
оптических примесей производится по методу Чохральского с жидкостной
подпиткой, разработанному в Кубанском государственном университете.

3. Направления
исследований по применению градиентных
кристаллов
Чиповые лазеры PPLN преобразователи
 Градиентные кристаллы Yb3+:YAG
со средней концентрацией ионов
Yb3+ в 11 % ат.;
 Плоскопараллельный резонатор
Фабри-Перо для микрочиповых
лазеров.

4. Однородно легированный кристалл
Объёмное распределение мощности электромагнитного поля низшей
гауссовой моды
Один проход в резонаторе Два прохода в резонаторе

5. Асимметричный
градиент
Объёмное распределение мощности
электромагнитного поля низшей
гауссовой моды

6. Симметричный градиент
Объёмное распределение мощности
электромагнитного поля низшей
гауссовой моды

7. Значения оптической мощности P(z), отн. ед., на выходном
торце (z=0.25) кристаллов YAG:Yb с различными
концентрационными профилями примесных центров
Входные параметры
σизл =1*10-21 см2,
λизл=1050 нм
σизл =3*10-21 см2,
λизл=1030 нм
YAG:Yb, однородно
легированный
2,113 9,431
YAG:Yb с
концентрационным
профилем нараст.
параболой 1 (1)
3,071 28,962

8. Эффективности преобразователей из
кристаллов с различными градиентами
Исследованные
концентрационные профили
вдоль PPLN
Эффективность PPLN с
различными концентрационными
профилями
рассогласование компенсировалось регулярной
доменной структурой при температуре 30 С

9. Формирование тепловой линзы при
мощности накачки 18 Вт в PPLN
 Постоянная концентрация лития: 1-
температура, 2- разность показателей
преломления
 PPLN с градиентом концентрации: спадающий
параболический профиль 1 – температура, 3 –
разность показателей преломления; нарастающий
в виде гиперболического тангенса профиль 2 -
температура, 4 - разность показателей
преломления.

10. Профиль отношения мощности второй гармоники на выходе
из PPLN с градиентом в виде гиперболического тангенса к
мощности накачки W0=18 Вт.

11. Формирование PPLN

12. Генерационные эксперименты

13. Волокна и кристалловолокна LiNbO3

14. Возможности
коммерциализации
 Разработка высокоэффективных компактных лазеров с
модульным типом строения, работающих на новом типе
лазерных кристаллов – кристаллах с градиентом
концентрации активаторов.

15. Принципиальная схема
предлагаемого продукта

16. Сравнение с аналогами
Данная
разработка
Затраты на
производство
Генерационный
блок
40 000 руб.
Система
накачки
20 000 руб.
Сменные
модули
обратной связи
(резонатор)
20 000 руб.
Итого: 80 000 руб.
Продукт Рыночная
стоимость
ОПГ
OPOTEK Vibrant от 1 750 000 руб.
Лазерные
системы
CNI UV-F-355 от 130 000 руб.
CNI MGL-III-532 от 19 000 руб.
CNI MIL-III-1064 от 22 000 руб.
YN-2200D от 210 000 руб.
Итого: от 381 000 руб.

17. Применения
УФ-диапазон:
 Медицина (дезинфекция,
хирургия);
 Производство
микроэлектронных и
фотонных компонентов;
 Обработка материалов;
 Микробиология
(секвенирование ДНК,
маркировка молекул и т.д.);
 Спектроскопический анализ.
Видимый и ИК-диапазон:
 Медицина (хирургия,
косметология);
 Измерительные и
сканирующие системы,
целеуказатели;
 Производство электронных
приборов;
 Системы оптической связи;
 Голография;
 Обработка материалов;
 Спектроскопический анализ.

18. Экономические перспективы
 Простота ввода конструкции в серийное производство;
 Увеличение эффективности генерации до 20-30% в
сравнении с аналогами;
 Низкая себестоимость и возможность высокого темпа
производства отдельных компонентов за счёт их
компактности;
 Обширный ряд возможных применений в технике и
научных исследованиях благодаря перекрытию большого
спектрального диапазона до 5 мкм.

19. Заключение
 1. Разработана технология получения кристаллических материалов с
заданным распределением оптической примеси и/или компонент
кристаллической матрицы (патент № 2402646).
 2. Разработаны расчетные комплексы по определению спектрально-
кинетических и генерационных параметров градиентно
сенсибилизированных сред (свидетельства о гос. регистрации программ
для ЭВМ № 2013617063 и № 2012618765).
 3. Создано по 217-ФЗ ООО «Оптические и лазерные системы» с молодым
научно-исследовательским коллективом.
 4. Проведены и проводятся научно-исследовательские работы,
поддержанные различными программами (ФЦП и РФФИ) в которых
исследуется прикладной характер применения градиентно
сенсибилизированных кристаллов в различных областях, таких как
лазеры и лазерные системы, компонентная база оптоэлектроники и
фотоники и инфокоммуникационные технологии и системы связи.

20. СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ