Лазер с контролем температуры нагрева активного элемента

 

Использование: в квантовой электронике, в частности в твердотельных лазерах. Сущность изобретения: лазер с контролем температуры нагрева активного элемента содержит твердотельный цилиндрический активный элемент 3 с цилиндрическим каналом 4 внутри, лампу накачки 2, открытый оптический резонатор 1. Датчик температуры размещен в канале 4 и состоит из двух светопроводящих волокон 5, контактирующих между собой при комнатной температуре. Светопроводящие волокна соединены друг с другом металлической трубкой 6. Одно из волокон имеет светоизолирующую оболочку и соединено с фотоприемником 8, связанным с индикатором 9. Металлическая трубка 6 имеет светопоглощающее покрытие или чернение. 1 ил.

Изобретение относится к приборам квантовой электроники, а именно к мощным твердотельным лазерам.

Известны твердотельные лазеры, активные элементы которых выполнены в форме цилиндрического стержня, имеющего постоянный коэффициент преломления во всем объеме ( Качмарек Ф. Введение в физику лазеров. Перевод с польского. ) (перевод В. Д. Новикова. Под ред. и с предисл. М.Ф. Бухенского. М. Мир, 1980-540 с. ил. ). Однако в известных лазерах, имеющих активные элементы в форме цилиндра с постоянным коэффициентом преломления во всем объеме, в процессе накачки возникает термическая линза, фокусирующая луч лазера в центре активного стержня, в результате чего увеличивается расходимость луча и уменьшается эффективность использования объема стержня.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является лазер, активный элемент которого выполнен в виде кругового цилиндра, причем внутри элемента помещен цилиндрический сердечник, изготовленный из материала, поглощающего излучение на длине волны генерации активного элемента (авт.св. N 336901, кл. H 01 S 3/06).

Недостатком данного лазера является то, что сердечник, изготовленный из материала, поглощающего излучение на длине волны генерации активного элемента, со временем нагревается, что приводит в перегреву активного элемента, поэтому в данном устройстве эффект тепловой линзы невозможно полностью уничтожить.

В известном устройстве, содержащем открытый оптический резонатор, лампы накачки, цилиндрический сердечник из твердотельного активного элемента содержит канал, в который помещен датчик температуры, состоящий из двух светопроводящих волокон, соединенных друг с другом металлической трубкой и имеющих контакт друг с другом при комнатной температуре, причем одно из светопроводящих волокон имеет светоизолирующую оболочку и соединено с фотоприемником, а трубка имеет светопоглощающее покрытие или чернение.

Использование в твердотельном активном элементе, имеющем форму кругового цилиндра, канала, в который помещен датчик температуры, состоящий из двух светопроводящих волокон, соединенных друг с другом металлической трубкой и имеющих контакт друг с другом при комнатной температуре, причем одно из светопроводящих волокон имеет светоизолирующую оболочку и соединено с фотоприемником, а трубка имеет светопоглощающее покрытие или чернение, позволяет контролировать температур нагрева активного элемента.

Авторам не известны лазеры, имеющие признаки, сходные с отличительными признаками предлагаемого устройства, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "существенные отличия".

На чертеже изображен лазер с контролем температуры нагрева активного элемента.

Лазер с контролем температуры нагрева активного элемента состоит из открытого оптического резонатора 1, ламп накачки 2, твердотельного, формы кругового цилиндра активного элемента 3, имеющего внутри соосно расположенный цилиндрический канал 4, внутрь которого помещен датчик температуры, состоящий из двух светопроводящих волокон 5, соединенных друг с другом металлической трубкой 6, причем одно из волокон имеет светоизолирующую оболочку 7 и соединено с фотоприемником 8, который соединен с индикатором 9. В канале активного элемента 3 трубка 6 закреплена уплотнением 10. Также имеются источник электропитания 11 ламп 2 и индикатора 9, тумблер 12 для подключения электропитания 11, место контакта 13 волокон 5. Трубка 6 имеет светопоглощающее покрытие 14, место крепления 15 волокон 5 к трубке 6.

Лазер с контролем температуры нагрева активного элемента работает следующим образом. Тумблером 12 подключают источник электропитания 11 к лампе накачки 2, а также подается питание на индикатор 9 (под индикатором мы понимает устройство индикации и усилитель). В процессе накачки световое излучение от ламп 2 проходит сквозь активный элемент 3 и попадает в светопроводящее волокно 5. Свет регистрируется индикатором 9 посредством фотоприемника 8. При нагреве активного элемента 3 нагревается и трубка 6, что приводит к ее линейному увеличению размера, в результате чего между волокнами 5, в месте их соединения 13, появляется зазор, что приводит в потере светового излучения, переходящего из одного волокна в другое, что также регистрируется индикатором 9. Для уменьшения потери излучения, а также устранения попадания света извне, волокно имеет светоизолирующую оболочку 7. Светопоглощающее покрытие (или чернение) 14 устраняет отражение света от трубки 6 и повышает поглощение излучения.

Твердотельный активный элемент может быть выполнен из материалов AL₂O₃ Cr³⁺, стекла активированного Nd³⁺ и др.

Формула изобретения

Лазер с контролем температуры нагрева активного элемента, состоящий из открытого оптического резонатора, лампы накачки, твердотельного в форме кругового цилиндра активного элемента, имеющего внутри соосно выполненный цилиндрический канал, отличающийся тем, что в цилиндрический канал активного элемента помещен датчик температуры, состоящий из двух светопроводящих волокон, соединенных друг с другом металлической трубкой и имеющих контакт друг с другом при комнатной температуре, причем одно из светопроводящих волокон имеет светоизолирующую оболочку и соединено с фотоприемником, а трубка имеет светопоглощающее покрытие или чернение.

РИСУНКИ

Рисунок 1