Исследование генерационных характеристик лазера на композитном активном элементе из Nd3+:YAG / Cr4+:YAG керамики и его применение

В настоящей работе представлены результаты исследований генерации лазера на композитном элементе из Nd3+:YAG/Cr4+:YAG керамики отечественного производства. Композитный элемент, полученный методом реактивного спекания смеси порошков оксидов, состоит из двух частей – активной среды Nd3+:YAG и пассивного лазерного затвора Cr4+:YAG. В режиме пассивной модуляции добротности реализована генерация излучения со средней мощностью 4,2 Вт. При этом длительность и частота следования импульсов составили 4,6 нс и 68,5 кГц соответственно. С использованием исследуемого лазера в работе реализован процесс взаимодействия лазерного излучения с материалом из нержавеющей стали марки AISI 304 в воздушной и в жидкостной средах. В результате лазерного воздействия на поверхности материала образуются кратеры, а жидкость содержит синтезируемые микро- наночастцы. Таким образом, в работе впервые экспериментально продемонстрирована возможность использования лазера на Nd3+:YAG/Cr4+:YAG керамике для обработки поверхности материала и получения наноразмерных частиц на примере абляции нержавеющей стали AISI 304 в жидкости. Полученные в работе результаты могут быть интересны для решения задач технологической микрообработки материалов и получения частиц различной дисперстности. This paper presents the results of studying laser generation on a domestically produced composite element made of Nd3+:YAG/Cr4+:YAG ceramics. The composite element obtained by reactive sintering of a mixture of oxide powders consists of two parts – an Nd3+:YAG active medium and a Cr4+:YAG passive laser shutter. In the passive Q-switching mode, generation of radiation with an average power of 4.2 W was realized. The pulse duration and repetition rate were 4.6 ns and 68.5 kHz, respectively. Using the laser under study, the process of interaction of laser radiation with AISI 304 stainless steel in air and liquid environments was realized in the work. As a result of laser action, craters are formed on the surface of the material, and the liquid contains synthesized micro- and nanoparticles. Thus, the work has experimentally demonstrated for the first time the possibility of using a laser on Nd3+:YAG/Cr4+:YAG ceramics for processing the surface of a material and obtaining nanosized particles using the example of ablation of AISI 304 stainless steel in liquid. The results obtained in the work may be of interest for solving problems of technological microprocessing of materials and obtaining particles of various dispersions.