Thesis (M.S. in Applied Physics and M.S. in Electrical Engineering)--Naval Postgraduate School, December 2002. / Thesis advisor(s): William B. Colson, Phillip E. Pace. Includes bibliographical references (p. 81-83). Also available online.

Thesis (M.S. in Applied Physics and M.S. in Electrical Engineering)--Naval Postgraduate School, December 2002. / Thesis advisor(s): William B. Colson, Phillip E. Pace. Includes bibliographical references (p. 101-102). Also available online.

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:28:51Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T13:57:06Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Dissertacao (Mestrado Profissionalizante em Lasers em Odontologia) / IPEN/D-MPLO / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP; Faculdade de Odontologia, Universidade de Sao Paulo, Sao Paulo

The advent of new quasi phase matched materials and high spectral/spatial quality pump sources has led to a renaissance in the development of continuous-wave optical parametric oscillators for the coherent generation of broadly tunable light in the mid infrared spectral region. This thesis describes a novel technique which overcomes the threshold constraints of the singly resonant oscillator (SRO) and stability constraints of the doubly resonant oscillator (DRO) traditionally associated with these devices by placing a singly resonant optical parametric oscillator in the high circulating field found within the cavity of a laser: the intracavity optical parametric oscillator. An SRO based upon the nonlinear material periodically poled LiNb03 (PPLN) operating internal to an all solid state, 1W diode pumped Nd:YV04 mini-laser is demonstrated and characterised. This system exhibits SRO threshold at only 330mW of external diode pump power, and produced a total of 70mW of extractable idler at 1W diode pump power. Through multi-parameter tuning of the poled nonlinear material we demonstrate broad tuning of the non-resonant idler through the spectrally important range 3.1 - 4μm. Novel cavity design desensitises the system to the effects of thermal lensing in the nonlinear medium, resulting in stable spatial and mean power outputs. The short term pump field stability is characterised by intensity modulation brought about by the onset of relaxation oscillations ; a consequence of placing the SRO within the cavity of the pump laser. A comparative study of SRO's based upon PPLN and the new material periodically poled RbTi0As04 (PPRTA) pumped internal to a high power fibre coupled diode pumped Nd:YV04 laser cavity is undertaken and presented. We see that although the nonlinearity and interaction length of the PPRTA is smaller than that of PPLN, the system based upon PPRTA outperforms or is at least comparable with that based upon PPLN in every respect with the exception of idler tuning range. We attribute this to the reduced sensitivity of this material to the effect of thermal lensing. Up to 440mW of extracted idler was produced by each system. The reduction of interferometric feedback of the pump field by the signal cavity mirror was found to eliminate the onset of relaxation oscillations in the case of PPRTA but not PPLN, due to thermal air currents dominating the triggering process in iii this system. Recently published Sellmeier equations and temperature derivatives for PPRTA are compared with the experimentally observed temperature tuning behaviour. The inclusion of an optical parametric oscillator within the cavity of the pump laser impacts significantly upon the transient dynamics of the pump laser in which it resides. We show experimental evidence of this effect and outline a strategy to minimise the effects of relaxation oscillations in the context of a simple numerical model which shall be derived. Possible future avenues of research are discussed in the context of the results and conclusions obtained over the course of this research program.

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:54:23Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:09:15Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Dissertação (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP / FAPESP:05/57580-2

Submitted by Claudinei Pracidelli (cpracide@ipen.br) on 2014-11-10T11:16:04Z No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-11-10T11:16:04Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:28:51Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T13:57:06Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Dissertacao (Mestrado Profissionalizante em Lasers em Odontologia) / IPEN/D-MPLO / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP; Faculdade de Odontologia, Universidade de Sao Paulo, Sao Paulo

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:54:23Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:09:15Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / No presente trabalho o comportamento de fusão de soluções sólidas do tipo LiGd1-xLuxF4 foram estudadas utilizando a técnica de fusão zonal, tendo em vista o desenvolvimento de novas matrizes para lasers do estado sólido. Os cristais de composição LiGd0,5Lu0,5F4 foram sistematicamente investigados. A caracterização física e química dos lingotes obtidos mostrou que este composto apresenta fusão incongruente. Posteriormente foram estudadas algumas composições do LiGd1-xLuxF4 (x = 0,60; 0,65 e 0,75), para estabelecer a composição a partir da qual começa a formação de compostos congruentes no pseudosistema LiGdF4-LiLuF4. A caracterização dos lingotes, utilizando-se as técnicas de microscopia eletrônica de varredura, espectrometria de energia dispersiva e difração de raios X, permitiu determinar que o LiGd1-xLuxF4 torna-se congruente a partir de valores de x em torno de 75 mol%. Nesta etapa do trabalho, as sínteses e os processos de fusão zonal foram realizados sob atmosfera reativa de HF, para garantir a obtenção de compostos de alta pureza. Dois monocristais de composições nominais de LiGd0,25Lu0,75F4 e LiGd0,232Lu0,75Nd0,018F4 foram crescidos com sucesso utilizando-se o método de Czochralski, sob atmosfera de Ar + CF4. A partir dos dados de concentração dos constituintes, obtidos por ICP-OES, para o cristal do dopado com neodímio, verificou-se que o íon Lu e o Gd apresentam variação de composição ao longo do cristal, sendo que a incorporação do íon Nd na rede compete com a do Gd. O valor médio calculado para o coeficiente de segregação do Nd nesta matriz foi de 0,22(1), para o Lu foi de 1,10(1) e para o Gd foi de 0,61(1). A espectroscopia de absorção mostrou que houve um alargamento das bandas em relação às bandas do LiLuF4:Nd. As secções de choque de absorção e os tempos de vida do nível 4F3/2 foram obtidos para três amostras com composições diferentes de Nd. / Dissertação (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP / FAPESP:05/57580-2

Submitted by Claudinei Pracidelli (cpracide@ipen.br) on 2014-11-10T11:16:04Z No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-11-10T11:16:04Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / O trabalho experimental aqui apresentado tem como foco o desenvolvimento de um laser de estado sólido cujo desempenho foi otimizado de tal forma que contemple alta potência, alta qualidade de feixe e estabilidade, levando-se em conta os efeitos térmicos sofridos pelo meio ativo em regime de alta potência de bombeamento. Foram testadas cavidades para operação contínua em multimodo com alta potência de saída e cavidades operando em modo único TEM00. Para cavidades operando no modo fundamental, os ressonadores testados serão divididos em grupos de acordo com o seu comportamento no diagrama de estabilidade. A otimização de tais ressonadores foi realizada apenas alterando-se o raio de curvatura dos espelhos de entrada e saída e suas respectivas distâncias ao plano principal do bastão de Nd:YAG. Como resultado foi alcançada a maior eficiência de extração reportada na literatura para um ou dois módulos de Nd:YAG intracavidade. Os resultados dão uma visão geral sobre possíveis projetos de ressonadores para operação dinamicamente estável, com alta potência de saída e qualidade de feixe. Os dados obtidos servem como base para o desenvolvimento de novos lasers de alta potência e eficiência baseados em módulos DPSSL (Diode-Pumped Solid-State Lasers- Lasers de Estado Sólido Bombeados por Diodo) de baixo custo. / Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP / FAPESP: 12/19118-9

The ability to predict the failure rate of any military laser is very critical. In-field laser usage does not support the troubleshooting and repairing of a complex electro optical system. The only published laser failure rate model was last updated by the Department of Defense in 1975. Consequently, the failure rate predicted is inaccurate due to model deficiencies. This dissertation has developed a laser failure rate model for diode pumped lasers with improved failure rate prediction accuracy. The model has surpassed the capabilities of the Department of Defense model by the inclusion of key performance attributes that are currently not taken into account. The scope of work completed was based on a tailored Physics of Failure methodology. The research approach implemented was: 1. Integration of Failure Mode and Effects Analysis to evaluate deployed laser failure. 2. Beam simulation for alignment tolerance analysis. 3. Thermal and vibration effects analysis on laser performance. 4. Analysis and development of a methodology to represent a resonator failure rate model. A secondary contribution of this research effort is supporting the update of the current laser failure rate model. The success of revising the current model relies on leveraging the work of other organizations in the area of failure rate modeling and reliability predictions.