Портативный многоцветный импульсно-периодический волоконный лазерный излучатель с пиротехнической накачкой

Авторы патента:

H01S3/07 - состоящей из нескольких частей, например сегментов (H01S 3/067 имеет преимущество)

Владельцы патента RU 2358365:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого (RU)

Изобретение относится к импульсно-периодическим волоконным лазерным излучателям с пиротехнической накачкой и может быть использовано для исследования стойкости оптико-электронных средств к лазерному излучению. Техническим результатом изобретения является получение многоразового, портативного, надежного в хранении и простого в применении излучателя, обеспечивающего на выходе интенсивное узконаправленное импульсно-периодическое лазерное излучение с длиной волны 1,03 мкм, 1,06 мкм и 2,9 мкм, с различной комбинацией длин волн в одном импульсе. Устройство содержит блок излучателя, пиротехнические лампы и обойму для хранения пиротехнических ламп, при этом в устройство дополнительно введены волоконно-активные элементы, изготовленные из стекла, которое для каждого отдельного волоконно-активного элемента активировано ионами химического элемента, отличного от ионов, которыми активируются другие волоконно-активные элементы, система затворов и система призм полного отражения, а блок излучателя выполнен в виде системы трубок, состоящей из цилиндрического зеркального отражателя и кварцевой трубки, между которыми находятся волоконно-активные элементы спиралевидной формы. 1 ил.

Изобретение может быть использовано для исследования стойкости оптико-электронных средств к лазерному излучению.

Известен ряд устройств [1, 2], предназначенных для исследования стойкости оптико-электронных средств к лазерному излучению, основанных на накачке активного элемента с помощью пиротехнических ламп. При этом данные устройства обладают рядом существенных недостатков.

В устройстве [1] используется конструкция лазера с накачкой коаксиальным пиротехническим патроном волоконно-оптического активного элемента. Само устройство сравнимо по размерам с авторучкой и имеет ряд недостатков:

излучатель работает только на одной длине волны, что накладывает ограничения по использованию его в ряде прикладных и исследовательских задач;

излучатель является моноимпульсным и требует довольно длительного времени перезарядки.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому источнику является портативный многоцветный импульсно-периодический источник лазерного излучения с пиротехнической накачкой [2], содержащий несколько пиротехнических ламп и три различных активных элемента, представляющих собой стержни с плоскопараллельными торцами изготовленных из стекла, активированного ионами неодима Nd³⁺, стекла, активированного ионами эрбия Er³⁺, и граната, активированного ионами хрома Cr³⁺. Источник состоит из блока накачки и оптического блока, выполненных в виде вращающихся цилиндрических барабанов с горизонтальными проточками, покрытыми светоотражающим материалом.

Недостатками данного технического решения являются:

необходимость обработки торцов стержней активных элементов специальными светоотражающими материалами, которые разрушаются под действием импульсного излучения;

в одном импульсе возможно получение только одной волны излучения;

наличие вращающихся деталей, снижающих надежность устройства.

Задачей заявляемого изобретения является получение многоразового, портативного, надежного в хранении и простого в применении излучателя, обеспечивающего на выходе интенсивное узконаправленное импульсно-периодическое лазерное излучение с длиной волны 1,03 мкм, 1,06 мкм и 2,9 мкм, с различной комбинацией длин волн в одном импульсе.

Для решения данной задачи предложен источник оптического излучения с пиротехнической накачкой, содержащий несколько пиротехнических ламп накачки [3, 4] (количество ламп зависит от объема обоймы) и три различных активных элемента, представляющих собой волоконно-активные элементы, изготовленные из стекла, активированного ионами иттербия Yb³⁺, неодима Nd³⁺ и эрбия Er³⁺ для трансформации широкополосного оптического излучения в лазерное излучение с длиной волны 1,03 мкм, 1,06 мкм и 2,9 мкм соответственно.

Отличительные признаки заявляемого изобретения состоят в том, что:

а) используются волоконно-активные элементы различных видов, что в совокупности с работой системы затворов и системы призм полного отражения позволяет получать лазерное излучение с различной длиной волны и с различной комбинацией длин волн в импульсе.

б) блок излучателя выполнен в виде системы трубок, состоящей из цилиндрического зеркального отражателя и кварцевой трубки, между которыми находятся волоконно-активные элементы спиралевидной формы;

в) конструкция корпуса позволяет выбрасывать отработанные пиротехнические лампы за счет подачи новых.

Наличие данных признаков определяет соответствие заявляемого технического решения критерию «новизна».

В результате патентного поиска до даты подачи заявки не выявлено технических решений, которым присущи признаки, идентичные всей совокупности существенных признаков, содержащихся в предлагаемой заявке, что говорит об изобретательском уровне предлагаемого технического решения.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.

В корпусе 1 расположены пиротехнической лампы накачки 2, блок излучателя 3, система призм полного отражения 4, система затворов 5, отверстие для выброса отработанных ламп 6, выходная оптическая линза 7, обойма 8, блок управления работой системы затворов 9 и переключатель режимов 10. Блок излучателя 3 включает волоконно-активные элементы 11, кварцевую трубку 12 и отражатель 13.

В состав устройства входят три вида волоконно-активных элементов:

1. волокно из стекла, активированного ионами иттербия Yb³⁺;

2. волокно из стекла, активированного ионами неодима Nd³⁺;

3. волокно из стекла, активированного ионами эрбия Er³⁺.

Для более полного использования излучения пиротехнической лампы накачки волоконно-активные элементы помещаются внутрь зеркального отражателя. Волоконно-активные элементы равномерно наматываются на специальную кварцевую трубку для фильтрации вредного ультрафиолетового излучения. Одновременно трубка выполняет роль направляющей для подачи и выброса использованных пиротехнических ламп.

Особенность работы устройства состоит в том, что новая пиротехническая лампа накачки 2 подается в кварцевую трубку 12, выбрасывая отработанную через отверстие 6 в корпусе 1. В отражателе 13 происходит поджиг новой пиротехнической лампы. Ее излучение преобразуется во всех волоконно-активных элементах 11 в лазерное. За счет работы системы затворов 5 формируется необходимая комбинация длин волн в импульсе, который по системе призм полного отражения 4 подается на выходную оптическую линзу 7, где формируется в направленный луч. Управление работой системы затворов 5 осуществляется блоком управления 9 посредством изменения положения переключателя режимов 10. В качестве устройства для подачи новых пиротехнических ламп применяется обойма 8.

Литература

1. Патент RU 2217850 С2, 7 H01S 3/091, 24.08.2001.

2. Патент RU 2293412 C1, 7 H01S 3/02, 27.06.2005.

3. Патент на изобретение №2239264 от 27.10.2004 г.

4. Патент на изобретение №2227244 от 20.04.2004 г.

Портативный многоцветный импульсно-периодический волоконный лазерный излучатель с пиротехнической накачкой, содержащий блок излучателя, пиротехнические лампы и обойму для хранения пиротехнических ламп, отличающийся тем, что в него дополнительно введены волоконно-активные элементы, изготовленные из стекла, которое для каждого отдельного волоконно-активного элемента активировано ионами химического элемента, отличного от ионов, которыми активируются другие волоконно-активные элементы, система затворов и система призм полного отражения, а блок излучателя выполнен в виде системы трубок, состоящей из цилиндрического зеркального отражателя и кварцевой трубки, между которыми находятся волоконно-активные элементы спиралевидной формы.

Изобретение относится к области лазерной физики и может быть использовано при создании устройств для накачки активных жидких, газовых и твердых сред. .

Твердотельный лазер для накачки активной среды // 2302064

Изобретение относится к области лазерной физики и может быть использовано при накачке активных жидких, газовых и твердых сред. .

Усилитель // 2130675

Изобретение относится к лазерной технике, в частности к твердотельным усилителям лазерного излучения. .

Световой усилитель с многоступенчатым оптическим вентилем // 2126574

Лазер с цилиндрическим активным элементом // 2083040

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

Электрооптический элемент для твердотельных лазеров // 2079197

Изобретение относится к области лазерной техники и может быть использовано для модуляции добротности резонатора твердотельных лазеров. .

Волоконный световод оптического квантового усилителя // 2062540

Изобретение относится к технической физике, в частности к устройствам для усиления лазерного излучения, и может быть использовано для линейного усиления мощного лазерного излучения в волоконно-оптических линиях связи, сетях, информационно-измерительных системах, системах кабельного телевидения и т.п.

Волоконный световод оптического квантового усилителя // 1804674

Лазер // 847861

Изобретение относится к лазерной технике и может быть использовано в лазерах, работающих в периодическом или непрерывном режиме с твердотельным активным элементом и поляризатором внутри резонатора.

Лазерная усиливающая среда и лазерный генератор (варианты) с использованием такой среды // 2427061

Химический импульсно-периодический лазер с непрерывной накачкой и модуляцией добротности резонатора // 2494510

Изобретение относится к лазерной технике. Химический импульсно-периодический лазер с непрерывной накачкой и модуляцией добротности резонатора, состоящий из задающего генератора, предусилителя и оконечного усилителя. Задающий генератор содержит генератор активной среды, оптический резонатор, образованный выходным и глухим зеркалами, и помещенный между ними на оптической оси резонатора оптический затвор для модуляции добротности резонатора, который включает в себя электрооптический затвор Поккельса, по обе стороны которого размещены поляризационные призмы. Выходящее из задающего генератора излучение усиливается, проходя через однопроходовый предусилитель и однопроходовый оконечный усилитель мощности, каждый из которых включает в себя генераторы активной среды. Импульсы излучения с выхода оптического резонатора поступают на сферические зеркала телескопа расширения пучка, дополнительный электрооптический затвор Поккельса, по обе стороны которого установлены поляризационные призмы, и сферические зеркала телескопов дополнительного расширения пучка, расположенных перед предусилителем и оконечным усилителем. Для снижения аберраций в оконечном усилителе используются пространственные фильтры, а для согласования размеров пучка на выходе предусилителя используется расширяющий цилиндрический телескоп. Технический результат заключается в обеспечении возможности повышения эффективности усиления мощности излучения, а также в упрощении конструкции. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Способ генерации лазерных импульсов высокой мощности в диапазоне длин волн 3-5 мкм // 2575643

Изобретение относится к лазерной технике. Способ генерации лазерных импульсов высокой мощности в диапазоне длин волн 3-5 мкм осуществляется с использованием ZnSe-лазера, включающего резонатор с глухим и полупрозрачным зеркалами, и лазера YAG:Еr3+ с длиной волны излучения 2,94 мкм для его накачки. При этом источниками излучения с длиной волны 3-5 мкм являются зоны рабочего тела в виде полос, получаемые легированием активного материала селенида цинка ионами железа Fe2+ до концентрации 1020 см-3 на толщину 100-150 мкм. Технический результат заключается в обеспечении возможности достижения большой выходной мощности, распределения генерируемого излучения в пространстве и получения на выходе пучков излучения с различными оптическими характеристиками. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Многопроходный усилитель лазерного излучения с зеркальной активной оптической системой // 2583105

Изобретение относится к лазерной технике. Многопроходный усилитель лазерного излучения выполнен в виде оптической системы с четным числом оптически сопряженных зеркал, построенной по типу оптической системы Кассегрена, причем зеркала выполнены из оптически активного материала. Активная среда накачивается излучением лазерных диодов, расположенных у поверхностей зеркал. Эти поверхности имеют покрытия, отражающие усиливаемое лазерное излучение и являющиеся просветляющими для излучения накачки. Противоположные поверхности зеркал имеют покрытия, являющиеся просветляющими для усиливаемого лазерного излучения и отражающими для излучения накачки лазерных диодов. Технический результат заключается в обеспечении возможности уменьшения количества оптических элементов при увеличении выходной мощности пучка излучения и обеспечении его малой расходимости. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Твердотельный активный элемент // 2603437

Твердотельный активный элемент состоит из лазерных пластин, расположенных последовательно в один ряд или несколько параллельных рядов. Каждая пластина содержит два неактивных слоя, которые примыкают к продольным узким граням, и активный слой, встроенный с оптическим контактом между неактивными слоями. В каждом ряду продольные оси активных слоев совмещены и образуют оптическую ось ряда. Ряды расположены с одинаковым шагом в вертикальном и горизонтальном направлениях. Широкие грани четных пластин во всех рядах расположены горизонтально, а широкие грани альтернативных пластин расположены вертикально. Технический результат состоит в уменьшении влияния вредных термооптических эффектов, в эффективном рассеянии и поглощении ненужных излучений и в расширении пределов масштабирования мощности компактных лазеров и оптических усилителей путем изменения числа пластин, устанавливаемых последовательно и параллельно в оптическом тракте лазерного устройства, в том числе суперлюминесцентных лазеров и однопроходных лазеров на активных средах с самоограниченными переходами. 5 з.п. ф-лы, 9 ил.