zhpsЖурнал прикладной спектроскопииZhurnal Prikladnoii Spektroskopii0514-7506B. I. Stepanov Institute of Physics of the National Academy of Scienceszhps-1521Research ArticleЛАЗЕРЫ И ЛАЗЕРНАЯ СПЕКТРОСКОПИЯLASERS AND LASER SPECTROSCOPYВозможность накачки лазеров на александрите и Ti:Sapphire светодиодами, излучающими в диапазоне 440—510 нмPossibility of Pumping Alexandrite and Ti:Sapphire Lasers with LED Emissions in the Range of 440–510 nmАладовА. В.AladovA. V.

Санкт-Петербург

St. Petersburg

aaladov@mail.ioffe.ruЗакгеймА. Л.ZakgeimA. L.

Санкт-Петербург

St. Petersburg

ИвановА. Е.IvanovA. E.

Санкт-Петербург

St. Petersburg

ЧерняковА. Е.ChernyakovA. E.

Санкт-Петербург

St. Petersburg

НТЦ микроэлектроники РАНSubmicron Heterostructures for Microelectronics, Research and Engineering Center of RASСПбГЭТУ “ЛЭТИ”St. Petersburg Electrotechnical University “LETI”202427042024912204210Copyright © Аладов А.В., Закгейм А.Л., Иванов А.Е., Черняков А.Е., 20242024Аладов А.В., Закгейм А.Л., Иванов А.Е., Черняков А.Е.Aladov A.V., Zakgeim A.L., Ivanov A.E., Chernyakov A.E.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://zhps.ejournal.by/jour/article/view/1521

 Исследованы энергетические и спектральные характеристики наиболее мощных AlInGaN-светодиодов с максимумами спектра излучения на длинах волн 440, 470 и 510 нм применительно к накачке двух лазерных сред: Ti:Sapphire (Ti:Аl2O3) и александрит (Cr:Al2BeO4). Экспериментально исследованы коэффициенты поглощения излучения светодиодов в лазерных средах в зависимости от пиковой длины волны, режима работы, уровня возбуждения. Рассчитаны соответствующие значения спектрального согласования (эффективности поглощения излучения накачки) для различных комбинаций светодиодов и активных лазерных сред. Исследованы энергетические характеристики (мощность излучения, энергия в импульсе) светодиодных излучателей в широком диапазоне уровней возбуждения. Оценены предельные энергетические возможности светодиодных излучателей как по выходной оптической мощности, так и по КПД. Определены оптимальные комбинации светодиод—активная лазерная среда для достижения генерации.

This work examines the energy and spectral characteristics of the most powerful modern AlInGaN LEDs with peak emission wavelengths of 440, 470, and 510 nm in relation to pumping two laser media: Ti:Sapphire (Ti:Al2O3) and alexandrite (Cr:Al2BeO4). The absorption coefficients of LED radiation in laser media have been experimentally studied depending on the peak wavelength, operating mode, and excitation level. The corresponding values of spectral matching (efficiency of absorption of pump radiation) are calculated for various combinations of LEDs and active laser media. The energy characteristics (radiation power, energy per pulse) of LED emitters in a wide range of excitation levels have been studied. The maximum energy capabilities have been assessed, both in terms of output optical power and efficiency. The optimal combinations of LED and active laser medium to achieve lasing have been determined.

AlInGaNсветодиоднакачкаспектральное согласованиевнешняя квантовая эффективностьTi:SapphireалександритAlInGaNLEDpumpingspectral matchingexternal quantum efficiencyTi:SapphirealexandriteReferencesJ. Walling, O. Peterson, H. Jenssen, R. Morris, E. O’Dell. IEEE J. Quantum Electron., 16, N 12 (1980) 1302—1315J. Walling, O. Peterson, H. Jenssen, R. Morris, E. O’Dell. IEEE J. Quantum Electron., 16, N 12 (1980) 1302—1315P. F. Moulton. J. Opt. Soc. Am. B, 3, N 1 (1986) 125—133P. F. Moulton. J. Opt. Soc. Am. B, 3, N 1 (1986) 125—133S. Sawai, A. Hosaka, H. Kawauchi, K. Hirosawa, F. Kannari. Appl. Phys. Express, 7, N 2 (2014) 022702S. Sawai, A. Hosaka, H. Kawauchi, K. Hirosawa, F. Kannari. Appl. Phys. Express, 7, N 2 (2014) 022702K. Gürel, V. J. Wittwer, M. Hoffmann, C. J. Saraceno, S. Hakobyan, B. Resan, A. Rohrbacher, K. Weingarten, S. Schilt, T. Südmeyer. Opt. Express, 23, N 23 (2015) 30043—30048K. Gürel, V. J. Wittwer, M. Hoffmann, C. J. Saraceno, S. Hakobyan, B. Resan, A. Rohrbacher, K. Weingarten, S. Schilt, T. Südmeyer. Opt. Express, 23, N 23 (2015) 30043—30048S. Yu. Karpov. Proc. SPIE, 9768 (2016) 1—17S. Yu. Karpov. Proc. SPIE, 9768 (2016) 1—17S. Yu. Karpov. Opt. Quantum Electron., 47, N 6 (2015) 1293—1303S. Yu. Karpov. Opt. Quantum Electron., 47, N 6 (2015) 1293—1303A. L. Zakgeim, A. V. Aladov, A. E. Ivanov, N. A. Talnishnikh, A. E. Chernyakov. Techn. Phys. Lett., 48, N 4 (2022) 192—195A. L. Zakgeim, A. V. Aladov, A. E. Ivanov, N. A. Talnishnikh, A. E. Chernyakov. Techn. Phys. Lett., 48, N 4 (2022) 192—195https://lumileds.com/wp-content/uploads/DS309-luxeon-rubix-datasheet.pdfhttps://lumileds.com/wp-content/uploads/DS309-luxeon-rubix-datasheet.pdfA. Laubsch, M. Sabathil, J. Baur, M. Peter, B. Hahn. IEEE Trans. Electron. Devices, 57, N 1 (2010) 79—87A. Laubsch, M. Sabathil, J. Baur, M. Peter, B. Hahn. IEEE Trans. Electron. Devices, 57, N 1 (2010) 79—87T. Taki, M. Strassburg. ECS J. Solid State Sci. and Technol., 9, N 1 (2020) 15—17T. Taki, M. Strassburg. ECS J. Solid State Sci. and Technol., 9, N 1 (2020) 15—17А. В. Аладов, А. Л. Закгейм, А. Е. Иванов, А. Е. Черняков. Журн. прикл. спектр., 89, № 3 (2022) 336—340 [A. V. Aladov, A. L. Zakgeim, A. E. Ivanov, A. E. Chernyakov. J. Appl. Spectr., 89, (2022) 439—442]А. В. Аладов, А. Л. Закгейм, А. Е. Иванов, А. Е. Черняков. Журн. прикл. спектр., 89, № 3 (2022) 336—340 [A. V. Aladov, A. L. Zakgeim, A. E. Ivanov, A. E. Chernyakov. J. Appl. Spectr., 89, (2022) 439—442]J. Walling, D. F. Heller, H. Samelson, D. J. Harter, J. A. Pete, R. C. Morrisg. IEEE J. Quantum Electron., QE-21 (1985) 1568—1581J. Walling, D. F. Heller, H. Samelson, D. J. Harter, J. A. Pete, R. C. Morrisg. IEEE J. Quantum Electron., QE-21 (1985) 1568—1581G. M. Thomas, A. Minassian, X. Sheng, M. J. Damzen. Opt. Express, 24, N 24 (2016) 27212—27224 [14] S. T. Lai, M. L. Shand. J. Appl. Phys., 54, N 10 (1983) 5642—5644G. M. Thomas, A. Minassian, X. Sheng, M. J. Damzen. Opt. Express, 24, N 24 (2016) 27212—27224 [14] S. T. Lai, M. L. Shand. J. Appl. Phys., 54, N 10 (1983) 5642—5644R. Scheps, J. F. Myers, T. R. Glesne, H. B. Serreze. Opt. Commun., 97, N 5-6 (1993) 363—366R. Scheps, J. F. Myers, T. R. Glesne, H. B. Serreze. Opt. Commun., 97, N 5-6 (1993) 363—366S. Ghambari, R. Akbari, A. Major. Opt. Express, 24, N 13 (2016) 14836—14840S. Ghambari, R. Akbari, A. Major. Opt. Express, 24, N 13 (2016) 14836—14840W. R. Kerridge-Johns, M. J. Damzen. Opt. Express, 26, N 6 (2018) 7771—7785W. R. Kerridge-Johns, M. J. Damzen. Opt. Express, 26, N 6 (2018) 7771—7785P. Pichon, A. Barbet, J.-P. Blanchot, F. Druon, F. Balembois, P. Georges. Opt. Lett., 42, N 20 (2017) 4191—4194P. Pichon, A. Barbet, J.-P. Blanchot, F. Druon, F. Balembois, P. Georges. Opt. Lett., 42, N 20 (2017) 4191—4194P. F. Moulton. Opt. News, 8, N 6 (1982) 9P. F. Moulton. Opt. News, 8, N 6 (1982) 9L. Xu, G. Tempea, A. Poppe, M. Lenzner, C. Spielmann, F. Krausz, A. Stingl, K. Ferencz. Appl. Phys. B, 65, N 2 (1997) 151—159L. Xu, G. Tempea, A. Poppe, M. Lenzner, C. Spielmann, F. Krausz, A. Stingl, K. Ferencz. Appl. Phys. B, 65, N 2 (1997) 151—159R. Ell, U. Morgner, F. X. Kãârtner, J. G. Fujimoto, E. P. Ippen, V. Scheuer, G. Angelow,R. Ell, U. Morgner, F. X. Kãârtner, J. G. Fujimoto, E. P. Ippen, V. Scheuer, G. Angelow,T. Tschudi, M. J. Lederer, A. Boiko, B. Luther-Davies. Opt. Lett., 26, N 6 (2001) 373—375T. Tschudi, M. J. Lederer, A. Boiko, B. Luther-Davies. Opt. Lett., 26, N 6 (2001) 373—375P. W. Roth, A. J. Maclean, D. Burns, A. J. Kemp. Opt. Express, 20, N 18 (2012) 20629—20634 [23] D. A. Kopylov, M. N. Esaulkov, I. I. Kuritsyn, A. O. Mavritskiy, B. E. Perminov, A. V. Konyashchenko, T. V. Murzina, A. I. Maydykovskiy. Laser Phys. Lett., 15, N 4 (2018) 45—51P. W. Roth, A. J. Maclean, D. Burns, A. J. Kemp. Opt. Express, 20, N 18 (2012) 20629—20634 [23] D. A. Kopylov, M. N. Esaulkov, I. I. Kuritsyn, A. O. Mavritskiy, B. E. Perminov, A. V. Konyashchenko, T. V. Murzina, A. I. Maydykovskiy. Laser Phys. Lett., 15, N 4 (2018) 45—51J. Piprek. Phys. Status Solidi (a), 207, N 10 (2010) 2217—2225J. Piprek. Phys. Status Solidi (a), 207, N 10 (2010) 2217—2225L. Kangin, B. Sangyoon, J.-S. Kwag, J.-H. Kwon, J. Yi. J. Korean Phys. Soc., 59, N 5 (2011) 3239—3245L. Kangin, B. Sangyoon, J.-S. Kwag, J.-H. Kwon, J. Yi. J. Korean Phys. Soc., 59, N 5 (2011) 3239—3245P. Pichon, A. Barbet, J.-P. Blanchot, F. Druon, F. Balembois, P. Georges. Opt. Lett., 5, N 10 (2018) 1236—1239P. Pichon, A. Barbet, J.-P. Blanchot, F. Druon, F. Balembois, P. Georges. Opt. Lett., 5, N 10 (2018) 1236—1239А. Л. Закгейм, А. Е. Черняков. Светотехника, 4 (2013) 51—56А. Л. Закгейм, А. Е. Черняков. Светотехника, 4 (2013) 51—56A. Bulashevich, S. Y. Karpov. Phys. Status Solidi (c), 5, N 6 (2008) 2066—2069A. Bulashevich, S. Y. Karpov. Phys. Status Solidi (c), 5, N 6 (2008) 2066—2069U. Demirbas, F. X. Kärtner. J. Opt. Soc. Am. B, 37, N 2 (2020) 450—472U. Demirbas, F. X. Kärtner. J. Opt. Soc. Am. B, 37, N 2 (2020) 450—472Zhang-Wang Miao, Hai-juan Yu, Jing-Yuan Zhang, S. Zou, P. Zhao, Bojie Lou, Xuechun Lin. IEEE Photon. Technol. Lett., 32, N 5 (2020) 247—250Zhang-Wang Miao, Hai-juan Yu, Jing-Yuan Zhang, S. Zou, P. Zhao, Bojie Lou, Xuechun Lin. IEEE Photon. Technol. Lett., 32, N 5 (2020) 247—250А. В. Аладов, А. Л. Закгейм, А. Е. Иванов, А. Е. Черняков. Светотехника, 5 (2023) 3—8А. В. Аладов, А. Л. Закгейм, А. Е. Иванов, А. Е. Черняков. Светотехника, 5 (2023) 3—8

The authors declare that there are no conflicts of interest present.