Твердотельный лазер


 


Владельцы патента RU 2550372:

Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Полюс" им. М.Ф. Стельмаха" (RU)

Изобретение относится к лазерной технике. Твердотельный лазер содержит активный элемент и лампу накачки, установленные в осветителе, включающем отражатель, а также резонатор, образованный глухим и полупрозрачным зеркалами. Осветитель выполнен монолитным из высокоотражающего материала и имеет две внутренние полости, причем в одной внутренней полости установлены активный элемент и лампа накачки, в другой внутренней полости напротив одного из торцов активного элемента установлено глухое зеркало, обе внутренние полости закрыты герметичными крышками, в отверстии одной из которых напротив второго торца активного элемента закреплено полупрозрачное зеркало резонатора, а выводы лампы выведены через крышки наружу сквозь герметичные уплотнения. Технический результат заключается в обеспечении возможности уменьшения габаритов и массы твердотельного лазера без снижения его энергетических характеристик и при повышении эксплуатационной стойкости. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к лазерной технике, а именно к импульсным твердотельным лазерам с ламповой накачкой, преимущественно для импульсных дальномеров.

Известны твердотельные лазеры, содержащие активный элемент с резонатором и лампу накачки [1].

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является твердотельный лазер, описанный в [2]. Этот твердотельный лазер содержит активный элемент и лампу накачки, установленные в осветителе, включающем отражатель, а также резонатор, образованный глухим и полупрозрачным зеркалами.

Этот лазер имеет сравнительно сложную конструкцию: осветитель установлен своими опорными элементами на компенсационные прокладки, расположенные на основании. А основание имеет форму угольника или иного жесткого профиля и закреплено в корпусе лазера. Наличие основания и корпуса, а также отдельного отражателя не позволяет миниатюризировать эту конструкцию для использования лазера в портативных приборах и усложняет его изготовление. Кроме того, такая сборная конструкция не обладает достаточной стойкостью к механическим воздействиям.

Задачей изобретения является уменьшение габаритов и массы твердотельного лазера без снижения его энергетических характеристик и при повышении эксплуатационной стойкости.

Поставленная задача решается за счет того, что в известном твердотельном лазере, содержащем активный элемент и лампу накачки, установленные в осветителе, а также резонатор, образованный глухим и полупрозрачным зеркалами, осветитель выполнен монолитным из высокоотражающего материала и имеет две внутренние полости, причем в одной внутренней полости установлены активный элемент и лампа накачки, в другой внутренней полости напротив одного из торцов активного элемента установлено глухое зеркало, обе внутренние полости закрыты герметичными крышками, в отверстии одной из которых напротив второго торца активного элемента закреплено полупрозрачное зеркало резонатора, а выводы лампы выведены через крышки наружу сквозь герметичные уплотнения.

Осветитель может быть выполнен из керамики, спеченной из порошка оксида металла, например оксида алюминия.

Керамика может быть образована с добавлением в керамическую массу люминофора, который поглощает излучение лампы в спектральной полосе ее излучения и излучает в полосе поглощения активного элемента.

На фиг.1 представлена конструкция твердотельного лазера.

Активный элемент 1 и лампа накачки 2 установлены в осветителе 3, выполненном из белой керамики, внутренняя рабочая полость 4 которого имеет высокий коэффициент отражения и служит отражателем лазера. Осветитель имеет переднюю 5 и заднюю 6 крышки, с помощью которых осуществляется герметизация внутренней полости лазера после сборки. Лампа накачки 2 крепится в отверстиях крышки 5 и герметизирующей втулки 7, вставленной в заднюю крышку 6. Выходное полупрозрачное зеркало 8 резонатора лазера закреплено на передней крышке 5. Глухое зеркало резонатора 9 установлено во второй внутренней полости осветителя 3. После сборки и юстировки стыки элементов конструкции герметизируются компаундом.

Таким образом, осветитель является одновременно корпусом лазера, а его первая внутренняя полость - отражателем. Отражательные характеристики внутренней полости могут быть улучшены путем введения в состав материала осветителя люминофоров, преобразующих энергию излучения лампы в спектральную область, где поглощение активного элемента максимально.

Устройство работает следующим образом.

При протекании тока через разрядный промежуток лампы накачки 2, ионизированный разрядным током газ, наполняющий лампу накачки, излучает свет в ультрафиолетовой, видимой и ближней инфракрасной областях спектра. Этот световой поток проникает в активный элемент 1 частью непосредственно, а частью, отразившись от стенок 4 рабочей полости осветителя 3. При наличии люминофора в составе материала осветителя 3 коэффициент полезного действия накачки может быть увеличен, если люминофор поглощает излучение лампы в широкой спектральной полосе, а излучает в полосе поглощения активного элемента 1. Возбужденный поглощенным излучением накачки активный элемент 1 совместно с зеркалами 8, 9 резонатора генерирует когерентное лазерное излучение, выходящее наружу через полупрозрачное зеркало 8.

Предлагаемый твердотельный лазер имеет следующие преимущества.

- Осветитель, построенный согласно предлагаемому решению, совмещает в своей конструкции функции корпуса, конструктивно несущего активный элемент, лампу накачки и зеркала резонатора, а также функции отражателя.

- Такое совмещение позволяет исключить сложные узлы, применяемые в известных лазерах, благодаря чему упрощается конструкция устройства, снижается трудоемкость его изготовления и повышается надежность.

- Предлагаемое техническое решение позволяет существенно сократить габариты и массу устройства, что дает возможность его использования в портативных системах, например в дальномерных модулях для малогабаритных беспилотных летательных аппаратов.

- Использование высокоотражающих и люминесцентных материалов для осветителя, например керамики [3], повышает эффективность накачки и позволяет упростить устройство накачки при сохранении энергетических характеристик выходного лазерного излучения.

- Использование керамического материала для осветителя упрощает его изготовление путем прессования из порошковых материалов с контролируемыми отражательными и механическими характеристиками, что позволяет объединить функции осветителя и отражателя.

Указанные преимущества обеспечивают решение поставленной задачи: уменьшение габаритов и массы твердотельного лазера без снижения его энергетических характеристик и при повышении эксплуатационной стойкости.

Данный вывод подтвержден положительными результатами изготовления и испытаний макетного образца лазера. После корректировки документации по результатам испытаний лазер будет запущен в производство.

Источники информации

1. Справочник по лазерной технике. Киев, «Технiка», 1978 г., с.60.

2. Твердотельный лазер. Патент РФ №2102824 - прототип.

3. High reflectance laser resonator cavity. Patent US 4805181 A.

1. Твердотельный лазер, содержащий активный элемент и лампу накачки, установленные в осветителе, а также резонатор, образованный глухим и полупрозрачным зеркалами, отличающийся тем, что осветитель выполнен монолитным из высокоотражающего материала и имеет две внутренние полости, причем в одной внутренней полости установлены активный элемент и лампа накачки, в другой внутренней полости напротив одного из торцов активного элемента установлено глухое зеркало, обе внутренние полости закрыты герметичными крышками, в отверстии одной из которых напротив второго торца активного элемента закреплено полупрозрачное зеркало резонатора, а выводы лампы выведены через крышки наружу сквозь герметичные уплотнения.

2. Твердотельный лазер по п.1, отличающийся тем, что осветитель выполнен из керамики, спеченной из порошка оксида металла, например оксида алюминия.

3. Твердотельный лазер по п.2, отличающийся тем, что керамика образована с добавлением в керамическую массу люминофора, который поглощает излучение лампы в спектральной полосе ее излучения и излучает в полосе поглощения активного элемента.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к импульсным твердотельным лазерам с преобразованием длины волны излучения на ВКР, который содержит лампу накачки, резонатор, внутри которого установлены кристаллический активный элемент, выполненный из материала, преобразующего генерируемую на рабочем переходе длину волны излучения в стоксовые компоненты, и модулятор добротности на основе насыщающего фильтра.

Изобретение относится к области лазерной физики и технике формирования мощных импульсов СО2 лазера. Оно обеспечивает генерацию коротких импульсов большой энергии, имеющих минимальную угловую расходимость, что позволяет получать высокоинтенсивные пучки СО2 лазера, предназначенные, в частности, для создания лазерно-плазменного источника ионов. Устройство состоит из одномодового задающего генератора, работающего на линии Р(20) 10-мкм полосы СО2, оптической системы согласования и трехпроходового СО2-усилителя, образованного широкоапертурной активной средой СО2 лазера и резонансно-поглощающей ячейкой SF6+N2 (воздух) атмосферного давления, которые последовательно размещены внутри и на оси конфокального телескопа, включающего большое вогнутое и малое выпуклое зеркала.

Изобретение относится к лазерной технике. Многопроходное импульсное лазерное устройство включает импульсный задающий генератор, фокусирующую линзу, пространственный фильтр, состоящий из двух линз и размещенного между ними диафрагменного узла с несколькими отверстиями, одно из которых является первым и предназначено для заведения луча от задающего генератора, а другие отверстия предназначены для заведения отраженных лучей, заводящее зеркало, размещенное перед первым отверстием диафрагменного узла, отражатель лазерных лучей в виде первого глухого торцевого зеркала, которое установлено в фокальной плоскости линзы пространственного фильтра со стороны заводящего зеркала.

Изобретение относится к лазерной технике. Твердотельный лазер дисковидной формы включает в себя матрицу (1) полупроводниковых лазеров накачки, резонатор с кристаллом (6) дисковидной формы и выходной линзой (8), ударно-струйную систему (10) охлаждения лазерного кристалла (6) и коллиматор (2) пучка накачки.

Изобретение относится к лазерной технике и может быть использовано в конструкциях газовых лазеров. Оптическая система формирования лазерного излучения для газового лазера на основе неустойчивого оптического резонатора телескопического типа содержит заключенные в герметичный газовый объем глухое зеркало резонатора и выходное зеркало резонатора и обеспечивает вывод лазерного излучения через выходное окно.

Изобретение относится к области лазерной локации. Лазерное устройство контроля околоземного космического пространства содержит установленные на первой оптической оси вспомогательный источник лазерного излучения, селектор угловых мод с первым зеркалом резонатора, задающий генератор рабочего лазерного излучения, полупрозрачное зеркало вывода излучения и второе зеркало резонатора.

Способ позиционирования трех передвижных зеркал в лазерном гирометре, содержащем три кольцевых лазерных резонатора, осуществляется при запуске гирометра. Каждый из резонаторов содержит среду, возбуждаемую для генерирования световых волн.

Изобретение относится к области лазерной техники, в том числе к линейным атомным и ионным лазерам, используемым в прецизионной интерферометрии, голографии, и особенно к кольцевым гелий-неоновым лазерам.

Изобретение относится к лазерной технике. .

Изобретение относится к лазерной технике. .

Оптический кольцевой резонатор может быть использован в качестве чувствительного элемента оптических гироскопов, в частности микрооптического гироскопа. Оптический кольцевой резонатор содержит не менее трех отражающих поверхностей, взаимное расположение которых обеспечивает циркуляцию света по замкнутому контуру. Хотя бы одна из отражающих поверхностей имеет различные радиусы кривизны в плоскости падения и в плоскости, перпендикулярной плоскости падения, проходящей через нормаль, восстановленную в точке падения. Значения этих радиусов обеспечивают равенство нулю суммы элементов главной диагонали лучевой матрицы обхода резонатора. Технический результат - возможность использования в качестве чувствительного элемента микрооптического гироскопа за счет совпадения собственных мод по частоте. 2 ил.

Изобретение относится к лазерной технике. Импульсный твердотельный лазер содержит активный элемент, осветитель, включающий лампу накачки и отражатель, а также резонатор, включающий призму-крышу и плоское зеркало, установленные с противоположных торцов активного элемента таким образом, что ребро призмы-крыши и грань плоского зеркала перпендикулярны оптической оси активного элемента, размещенного рядом с лампой накачки в отражателе. В лазер введены фланец, закрепленный на отражателе с противоположной стороны от призмы-крыши, и модулятор добротности, размещенный внутри отражателя. Плоское зеркало выполнено полупрозрачным и неподвижно закреплено на фланце перед выходным торцом активного элемента, а призма-крыша установлена за противоположным торцом активного элемента с возможностью вращения вокруг оси, перпендикулярной ее ребру и оптической оси активного элемента и параллельной гипотенузной грани призмы-крыши. Технический результат заключается в обеспечении возможности упрощения конструкции и снижения трудоемкости изготовления лазера. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Узкополосный кольцевой волоконный лазер состоит из диода накачки, элемента Пельтье и кольцевого однонаправленного резонатора. Указанный резонатор включает активное волокно, делитель излучения, поляризационный циркулятор, волоконно-оптический изолятор и спектральный уплотнитель с линейной частью в виде насыщающего поглотителя из ненакачиваемого активного волокна и волоконной брэгговской решетки. Активное волокно выполнено с высокой концентрацией легирующей примеси, а волоконно-оптический изолятор расположен между спектральным уплотнителем и поляризационным циркулятором, установленным вместе с делителем излучения с обеспечением встречного направления излучения узкополосного кольцевого волоконного лазера и излучения накачки. Устройство позволило добиться стабильной генерации лазерного излучения. 3 ил.

Изобретение относится к лазерной технике. В оптический резонатор излучателя на парах металлов и их соединений установлено две или более соосных друг другу газоразрядных трубок таким образом, что зеркала резонатора оптически связаны друг с другом через объемы газоразрядных трубок, в каждой из упомянутых трубок содержится своя активная среда на парах металлов или их соединений, при этом активные среды и материалы выходного зеркала и окон газоразрядных трубок взаимно прозрачны для генерируемых длин волн, а электроды каждой трубки электрически связаны с выходом своего импульсного высоковольтного источника питания. Технический результат заключается в обеспечении возможности увеличения числа и диапазона длин волн генерации за счет внесения в оптический резонатор нескольких активных сред. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение касается отбраковки кольцевых резонаторов лазерных гироскопов по величине порога зоны нечувствительности (порога захвата) и значениям нелинейных искажений масштабного коэффициента. Способ заключается в том, что возбуждают в кольцевом резонаторе волны собственных колебаний с помощью излучения внешнего лазера и определяют величину порога полосы захвата кольцевого резонатора, по превышению допустимого значения которого принимают решение об отбраковке кольцевого резонатора. Дополнительно возбуждают в кольцевом резонаторе собственное колебание во встречном направлении путем установки у выходного зеркала кольцевого резонатора возвратного зеркала, и проводят измерение временных зависимостей интенсивностей встречных волн, выходящих из кольцевого резонатора, при продольном перемещении возвратного зеркала на расстояние, превышающее половину длины волны лазерного излучения, а величину порога полосы захвата кольцевого резонатора определяют по результатам измерений временных зависимостей интенсивностей встречных волн. Технический результат заключается в повышении точности отбраковки. 3 ил.

Изобретение относится к резонатору твердотельного лазера с диодной накачкой. Резонатор лазера содержит опорную конструкцию и закрепленную на ней с помощью двух крепежных устройств несущую конструкцию с установленными на ней зеркалами. Опорная конструкция выполнена в виде двух плит, жестко связанных стержнями и снабженных неподвижными опорами, установленными на основании. Первая плита установлена на основании с возможностью поворота вокруг оси, перпендикулярной оптической оси лазера. Вторая плита установлена на основании с возможностью перемещения вдоль оптической оси лазера. Технический результат - повышение устойчивости оптического резонатора лазера при вибрационных, ударных и тепловых воздействиях. 3 ил.

Изобретение относится к резонатору твердотельного лазера с диодной накачкой. Указанный резонатор содержит две плиты, с закрепленными на них зеркалами, связанных между собой стержнями, и снабженные подвижными и неподвижными опорами. Подвижные опоры выполнены в виде шариков с возможностью их перемещения. Плиты установлены на основание опорами, размещенными на их торцах. Каждая плита снабжена неподвижной опорой, установленной на основании, первая плита, содержащая выходное зеркало, снабжена жестко связанной с ней дополнительной подвижной опорой в виде штифта, который связан с неподвижной опорой с возможностью поворота, неподвижная опора второй плиты снабжена жестко закрепленным в ней прижимом. Подвижные опоры в виде шариков расположены в конусных пазах прижима и неподвижной опоры второй плиты. Стержни выполнены из материала с низким коэффициентом линейного расширения. Технический результат заключается в повышении устойчивости оптического резонатора лазера к вибрационным, ударным и тепловым нагрузкам. 3 ил.

Лазерный излучатель содержит отражатель с размещенными в нем активным элементом и лампой накачки активного элемента. При этом зеркала оптического резонатора нанесены на торцы активного элемента, торцы оптического резонатора выполнены под углом друг к другу. Активный элемент сорентирован таким образом, что вершина угла, образованная торцами активного элемента, лежит в плоскости, образованной осями лампы накачки и активного элемента, располагается с противоположной относительно лампы накачки стороны. При этом угол между зеркалами оптического резонатора составляет от 30 угловых секунд до 2 угловых минут. Технический результат - компенсация термоакустических воздействия лампы накачки. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 3 ил.

Лазерная система одномодового одночастотного излучения содержит систему поворотных зеркал, установленных с возможностью образования кольцевого резонатора и по меньшей мере одной дополнительной петли излучения в нём. Перекрестье каждой дополнительной петли локализовано в центральной области среды активного элемента. При этом каждая дополнительная N-я петля излучения формируется пучком излучения, проходящим среду активного элемента N+1-й раз. Пучки излучения каждой из петель записывают обращающие волновой фронт зеркала в среде активного элемента - дифракционную решётку усиления, а генерируемые пучки излучения отражаются от них и когерентно складываются между собой, образуя при этом выходное лазерное излучение. Технический результат - уменьшение порогового усиления активного элемента, числа активных элементов в парциальном генераторе при построении многоканальных лазерных систем, габаритных размеров лазерной системы; расширение диапазона активных сред, используемых для генерации лазерного излучения; осуществление генерации лазерного излучения на не основных лазерных переходах для его дальнейшего смещения в среднюю инфракрасную область спектра лазерного излучения. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к гироскопам и измерительной технике и может быть использовано для регулировки периметра зеемановского лазерного гироскопа. Система содержит фотоприемник излучения кольцевого лазера, вход которого является входом излучения кольцевого лазера, оснащенного пьезоприводом и содержащего блок частотной подставки, вход которого является входом сигнала знакопеременной подставки, а выход соединен с невзаимным устройством кольцевого лазера, включенным в его резонатор. Первый синхронный детектор, первый вход которого соединен с выходом фотоприемника излучения кольцевого лазера, а второй вход является входом сигнала знакопеременной подставки, интегратор со сбросом, вход которого соединен с выходом первого синхронного детектора. Усилитель, первый вход которого соединен с выходом интегратора со сбросом, а выход соединен с пьезоприводом кольцевого лазера, второй синхронный детектор, первый вход которого является входом сигнала знакопеременной подставки, а второй вход соединен с выходом усилителя, интегратор, вход которого соединен с выходом второго синхронного детектора. Синхронный модулятор, первый вход которого является входом сигнала знакопеременной подставки, второй вход соединен с выходом интегратора, а выход соединен со вторым входом усилителя. Технический результат заключается в повышении точности регулировки. 4 ил.
Наверх