Power scaling di un laser per marcatura industriale basato su Nd:YVO4

In this thesis two techniques for power scaling of an end-pumped solid-state laser for industrial marking based on Nd:YVO4 are presented: (i) direct pumping into the upper laser level by laser diodes at 880 nm and (ii) the use of an optical amplifier coupled to the oscillator. A comparative theoretical analysis of the two techniques is performed and, in particular, the thermal effects related to the optical pumping are described. On the basis of this analysis two calculation codes, capable of evaluating, in both cases, the output characteristics of the laser and, in particular, the maximum achievable power, have been developed and validated. Using these codes two new devices have been designed and a fairly good agreement has been found between the laser performances and the simulations. Finally the experimental results are presented and discussed. Both techniques have allowed the achievement of the requirements, proving to be valid solutions for increasing the maximum power which can be obtained from a solid-state laser.

In questo lavoro di tesi sono presentate due tecniche per l’incremento della potenza massima di un laser a stato solido per marcatura industriale a pompaggio longitudinale basato su Nd:YVO4: (i) il pompaggio diretto nel livello laser superiore mediante diodi laser a 880 nm e (ii) l’impiego di un amplificatore ottico accoppiato all’oscillatore. Nella tesi è effettuata un’analisi teorica comparativa delle due tecniche e, in particolare, sono studiati gli effetti termici legati al pompaggio ottico. Sulla base di tale analisi sono stati sviluppati e validati due codici di calcolo in grado di valutare, nei due casi, le caratteristiche di uscita del laser e, in particolare, la potenza massima raggiungibile. Utilizzando tali codici sono stati progettati due nuovi dispositivi e le prestazioni ottenute sono risultate in ottimo accordo con le simulazioni eseguite. Sono infine presentati e commentati i risultati sperimentali ottenuti. Entrambe le tecniche hanno permesso il raggiungimento degli obbiettivi prefissati dimostrandosi valide soluzioni per l’incremento della potenza massima estraibile da un laser a stato solido.