Experimental investigation of a dy-doped fluoride fibre laser in the 3 um wavelength emission range

This thesis work concerns the development of an in-band pumped Dy-doped fluorozirconate fibre laser emitting around 3 um and the characterisation of its continuous-wave and passive Q-switching performance. Continuous wave laser operation was investigated for output coupling from 10% to 50%, leading to a maximum laser output power of 248 mW and a maximum slope efficiency of 44%. Passively Q-switched laser operation was demonstrated employing different saturable absorbers, specifically semiconductor saturable absorber mirrors, a gold mirror with a protective dielectric coating and a gold mirror treated with a graphene monolayer. Stable operation was achieved, with a minimum pulse duration of 464 ns, a highest repetition frequency of 210 kHz and peak pulse powers up to 3069 mW. A number of preliminary experiments were also performed to determine how mode-locking operation could be achieved.

Questo lavoro di tesi riguarda lo sviluppo di un laser in fibra di fluorozirconato drogata con Dy pompata in banda che emette intorno a 3 um e la caratterizzazione delle sue prestazioni a onda continua (CW) e in Q-switching passivo. Il funzionamento a onda continua è stato studiato per accoppiatori di uscita dal 10% al 50%, portando a una potenza di uscita massima del laser di 248 mW e un'efficienza differenziale massima di 44%. L'azione laser in Q-switch passivo è stata dimostrata impiegando diversi assorbitori saturabili, in particolare assorbitori saturabili riflettenti a semiconduttore, uno specchio dorato con rivestimento dielettrico protettivo e uno specchio dorato trattato con grafene monostrato. Si è dimostrato un funzionamento stabile con una durata minima dell'impulso di 464 ns, una frequenza di ripetizione massima di 210 kHz e potenze di picco dell'impulso fino a 3069 mW. Sono stati effettuati anche una serie di esperimenti preliminari per determinare come si potrebbe ottenere azione laser in regime di mode-locking.