Импульсный твердотельный лазер


 


Владельцы патента RU 2554315:

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

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.

 

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

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

Известен импульсный твердотельный лазер [2]. Этот лазер содержит активный элемент и лампу накачки, установленные в осветителе, включающем отражатель, а также резонатор, состоящий из глухого и полупрозрачного зеркала.

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. Зеркала резонатора установлены на основании. Такая компоновка не позволяет миниатюризировать эту конструкцию для использования лазера в портативных приборах и усложняет его изготовление. В частности, в такой конструкции затруднена юстировка зеркал резонатора в процессе изготовления, и возможно нарушение юстировки в процессе эксплуатации - при воздействии ударов, вибраций и температурных напряжений.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является импульсный твердотельный лазер [3].

Этот 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 указанном лазере призма-крыша и плоское зеркало образуют резонатор, а для вывода излучения из резонатора используется дополнительная наклонная пластина.

Этот лазер отличается теми же недостатками - громоздкой трудоемкой в изготовлении конструкцией, сложностью и недостаточно высокой эксплуатационной стабильностью юстировки резонатора.

Задачей изобретения является упрощение конструкции, снижение трудоемкости изготовления лазера и повышение точности юстировки зеркал резонатора как в процессе производства, так и при эксплуатации лазера в неблагоприятных эксплуатационных условиях: при вибрации, ударах и в широком диапазоне рабочих температур.

Поставленная задача решается за счет того, что в известном твердотельном лазере, содержащем 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, 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.

Модулятор добротности может представлять собой фототропный затвор, установленный на фланце на оптической оси активного элемента между активным элементом и плоским зеркалом резонатора.

На фиг.1 представлена конструкция импульсного лазера.

Активный элемент 1 и лампа накачки 2 установлены в осветителе 3, выполненном из керамики [4], внутренняя рабочая полость 4 которого имеет высокий коэффициент отражения и служит отражателем лазера. Осветитель, фланец 5 и заднюю 6 крышку, с помощью которых осуществляется герметизация внутренней полости лазера после сборки. Лампа накачки 2 крепится в отверстиях фланца 5 и герметизирующей втулки 7, вставленной в заднюю крышку 6. Выходное полупрозрачное зеркало 8 резонатора лазера закреплено на фланце 5 с его внешней стороны. Призма-крыша 9 установлена внутри осветителя 3. Фототропный затвор 11 закреплен на фланце 5 с его внутренней стороны. После сборки и юстировки стыки элементов конструкции герметизируются компаундом. Юстировка резонатора осуществляется вращением призмы крыши вокруг ее оси вращения 10 так, чтобы выходная энергия лазерного излучения была максимальной. По завершении юстировки призма фиксируется в рабочем положении.

Устройство работает следующим образом.

При протекании тока через разрядный промежуток лампы накачки 2 ионизированный разрядным током газ, наполняющий лампу накачки, излучает световой поток, проникающий в активный элемент 1 частью непосредственно, а частью - отразившись от стенок 4 рабочей полости осветителя 3 (отражателя). Возбужденный поглощенным излучением накачки активный элемент 1 совместно с зеркалами 8, 9 резонатора и фототропным затвором 11 [1] генерирует короткий мощный импульс лазерного излучения, выходящего наружу через полупрозрачное зеркало 8.

Предлагаемый твердотельный лазер имеет следующие преимущества.

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

- Жесткое крепление полупрозрачного зеркала на осветителе и возможность вращения призмы-крыши вокруг вертикальной оси максимально упрощают конструкцию лазера и позволяют производить его юстировку с минимальной трудоемкостью и высокой сохраняемостью оптимальной юстировки в процессе эксплуатации.

- 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.

Указанные преимущества обеспечивают решение поставленной задачи: упрощение конструкции, снижение трудоемкости изготовления лазера и повышение точности юстировки зеркал резонатора как в процессе производства, так и при эксплуатации лазера в неблагоприятных эксплуатационных условиях: при вибрации, ударах и в широком диапазоне рабочих температур.

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.

3. Импульсный твердотельный лазер. Патент РФ №1829827 - прототип.

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

1. Импульсный твердотельный лазер, содержащий 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, отличающийся тем, что 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.

2. Импульсный твердотельный лазер по п.1, отличающийся тем, что модулятор добротности представляет собой фототропный затвор, установленный на фланце на оптической оси активного элемента между активным элементом и плоским зеркалом резонатора.



 

Похожие патенты:

Предлагаемое изобретение относится к вертикально-излучающим лазерам с брэгговскими отражателями на основе наногетероструктур, работающим в видимом, инфракрасном и ультрафиолетовом диапазоне. Задачей, решаемой настоящим изобретением, является создание вертикально излучающих лазеров с однородными слоистыми металлическими контактами, находящимися внутри резонатора, с повышенным коэффициентом полезного действия и улучшенными параметрами лазерного излучения. Техническим результатом, позволяющим выполнить поставленную задачу, является снижение электрического сопротивления структуры, обеспечение однородности электрического тока накачки, а также подавление поглощения света металлическими слоями. Результат достигается за счет того, что внутрь резонатора вертикально излучающего лазера с брэгговскими зеркалами и внутрирезонатрными металлическими контактами, между брэгговским отражателем и активной областью вводятся металлические слои, которые одновременно являются контактами и элементами резонатора, формирующими собственную моду электромагнитного поля, причем толщина слоев брэгговского отражателя, примыкающего к металлическому слою, отличается от остальных слоев брэгговского отражателя, что обеспечивает такую пространственную структуру собственной моды электромагнитного поля, используемой для лазерной генерации, что узлы электрического поля совпадают по положению с металлическими слоями, что значительно уменьшает поглощение света металлическими слоями, при этом обеспечивается максимальное перекрытие электрического поля собственной моды лазера и активной области.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах электропитания, связи, управления, телеметрии. Технический результат состоит в увеличении энергии взаимодействия электронов в пучке, а следовательно, мощности СВЧ-генерации и кпд системы электропитания.

Изобретение относится к лазерной технике. Импульсный двухрежимный твердотельный лазер содержит поворотную двухгранную прямоугольную призму для излома оси резонатора, активный элемент (АЭ), выполненный с ВКР-преобразованием, клиновый компенсатор, вторую двухгранную прямоугольную призму, составляющую с выходным зеркалом единый концевой элемент резонатора и лампу накачки.

Изобретение относится к области лазерных технологий. Способ получения оптического разряда в газе состоит в оптическом пробое газа с образованием поглощающей плазменной области и ее поддержании в луче лазера в течение длительности его воздействия.

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.

Использование: для создания лазеров пикосекундного диапазона (от УФ до ИК области спектра) в устройствах оптоэлектроники, оптической связи, при исследовании быстропротекающих процессов в биологических тканях и в регистрирующих приборах.

Изобретение относится к области генерирования СВЧ колебаний и может использоваться в системе электропитания, связи, телеметрии. Достигаемый технический результат - повышение качества информации, передаваемой по СВЧ трафику, за счет повышения отношения сигнал/шум, увеличение КПД.
Изобретение относится к лазерной технике и технике формирования пучков заряженных частиц и генерации потоков электромагнитного излучения. Изобретение может использоваться, в частности, для разработки и получения источников импульсного (когерентного) электромагнитного ионизирующего излучения в гамма- и рентгеновском диапазонах спектра.

Изобретение относится к лазерной технике. Устройство для формирования объемного самостоятельного разряда содержит герметичный корпус, в котором вдоль оси установлены два протяженных профилированных электрода, гальванически связанных с импульсным источником питания.

Группа изобретений относится к медицинской лазерной технике , а именно к лазерной хирургии биотканей. Используют две длины волн в инфракрасном диапазоне, подводимые к месту рассечения по одному и тому же оптоволокну.

Изобретение может быть использовано в производстве водородсодержащих наночастиц. Способ получения наночастиц металлов, насыщенных водородом, включает лазерную абляцию массивной металлической мишени, помещенной в жидкость с протонным типом проводимости. В процессе абляции на мишень подается отрицательное смещение по отношению к погруженному в рабочую жидкость аноду. Устройство для получения указанных наночастиц включает абляционную камеру с пробкой и входным оптическим окном для лазерного излучения, массивную металлическую мишень, помещенную в жидкость, заполняющую абляционную камеру. Вне пределов абляционной камеры расположен лазер с оптической системой, фокусирующей лазерное излучение через оптическое окно на мишень. Устройство снабжено расположенным вне абляционной камеры источником постоянного тока и погруженными в рабочую жидкость анодом, выполненным из химически нейтрального проводящего материала, и катодом, выполненным из материала с высокой электропроводностью. Катод электрически соединен с мишенью. Изобретение позволяет получить насыщенные водородом наночастицы алюминия, титана, палладия, золота, железа, увеличить скорость их получения, снизить энергетические затраты, упростить процесс и оборудование. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 1 ил., 3 пр.

Способ создания активной среды KrF лазера включает в себя зажигание объемного разряда в лазерной смеси после подачи импульсного напряжения на разрядный промежуток, включение искровой предыонизации, создающей предварительную ионизацию газа в разрядном промежутке, и пробой разрядного промежутка. Объемный разряд зажигают биполярным импульсом разрядного тока с общей длительностью 70-85 нс, передним фронтом 8-10 нс и максимальной удельной мощностью накачки (3.5-4.5) МВт/см3, тем самым создают активную среду с большей длительностью существования, что позволяет повышать эффективность и энергию лазерного излучения. 2 ил.

Изобретение относится к лазерной технике. Квантрон твердотельного лазера с термостабилизацией диодной накачки содержит размещенные в корпусе в виде многогранника: активный элемент, матрицы лазерных диодов, расположенные вокруг и вдоль активного элемента равномерно, и систему охлаждения, выполненную в виде двух независимых контуров для охлаждения активного элемента и матриц, контур охлаждения активного элемента содержит трубку, охватывающую активный элемент с образованием кольцевого канала шириной δ, и входной, выходной коллекторы, из которых выходят каналы. Квантрон снабжен световодами, расположенными параллельно оси активного элемента, контур охлаждения матриц содержит термоинтерфейс, теплоотводы и элементы термостабилизации, размещенные в теплообменном модуле и теплообменниках. В качестве элементов термостабилизации используются нагреватели и элементы охлаждения. Технический результат заключается в обеспечении возможности упрощения системы охлаждения активного элемента. 2 ил.

Устройство для совмещения нескольких лучей включает в себя: секцию сдвига фаз, секцию наложения, секцию регистрации и секцию регулирования фазы. Секция сдвига фаз формирует группу лазерных лучей со сдвигом фаз за счет выполнения сдвига фаз для каждого луча из группы лазерных лучей. Секция наложения формирует группу лазерных лучей, полученных наложением, за счет выполнения наложения опорного лазерного луча и каждого луча из группы лазерных лучей со сдвигом фаз. Секция регистрации формирует данные интерференционной картины для пространственной интерференционной картины, которая появляется при регистрации каждого луча из группы лазерных лучей, полученных наложением. Секция регулирования фазы выполняет регулирование сдвига фаз на основе обратной связи в указанной секции сдвига фаз на основе данных интерференционной картины, полученных от каждого луча из группы лазерных лучей, полученных наложением, и приведения группы лазерных лучей со сдвигом фаз в требуемые состояния. Технический результат заключается в упрощении конструкции. 6 з.п. ф-лы, 1 ил.

Способ когерентного сложения включает в себя разделенное на каналы лазерное излучение, направленное на соответствующие каналам фазовые модуляторы. После прохождения фазовых модуляторов все каналы выставляют параллельно друг другу, при этом волновой фронт в каждом канале делают плоским. Часть многоканального излучения отводят и фокусируют на фотоприемник для регистрации сигнала. Подачу управляющих напряжений на фазовые модуляторы производят в два этапа, один пробный и один корректирующий. Причем значения управляющих напряжений, подаваемых на корректирующем этапе, пропорциональны параметру, контролирующему скорость сходимости, изменению сигнала с фотоприемника на пробном этапе и управляющим напряжениям, подаваемым на фазовые модуляторы на пробном этапе. При этом параметр, контролирующий скорость сходимости, обратно пропорционален значению сигнала с фотоприемника на пробном этапе, а коэффициент пропорциональности обратно пропорционален квадрату амплитуды фазовых сдвигов на пробном этапе. Технический результат заключается в получении когерентного оптического сигнала путем сложения нескольких лазерных пучков без измерения абсолютных и относительных фаз в каналах при уменьшении времени когерентного сложения лазерных пучков. 4 ил.

Изобретение относится к устройствам для систем противоракетной обороны, а также к средствам уничтожения живой силы и техники вероятного противника. Согласно способу поражения цели боевой лазер, выполненный с возможностью сбивать ракету, запускают в полет на ракете и поражают цель излучением лазера. Устройство для реализации способа поражения цели содержит боевой лазер, установленный на ракете с системой наведения, выполненный с возможностью сбивать ракету. 2 н. и 66 з.п. ф-лы, 14 ил.

Система для усиления светового потока включает в себя первый отражатель, первую апертуру, первый поляризатор, выполненный с возможностью отражать световое излучение, характеризующееся первым состоянием поляризации, набор зеркал и второй поляризатор. Также система включает в себя первый и второй наборы модулей-усилителей. Каждый модуль-усилитель из первого и второго наборов модулей-усилителей включает в себя входное окно, четвертьволновую пластину, пластинки-усилители и выходное окно. Технический результат состоит в повышении эффективности подавления паразитных мод посредством использования многопроходной конфигурации усиления. 8 з.п. ф-лы, 12 ил.

Способ настройки зеркал резонатора заключается в том, что устанавливают оправы с зеркалами с прижатием в трех точках на несущую часть резонатора и совмещают рабочие поверхности зеркал. Настройка проводится в два этапа. На первом этапе - при настройке резонатора, измеряют угол отклонения между рабочими поверхностями зеркал, по которому определяют место доработки поверхностей оправы, после чего добиваются их совмещения путем доработки этих поверхностей методом притира на шлифовальном круге. На втором этапе - при настройке лазера, проверяют качество настройки на первом этапе измерением энергии излучения и распределения интенсивности пятна излучения в дальней зоне, по которым судят о степени точности совмещения рабочих поверхностей зеркал и осуществляют при необходимости доработку поверхностей оправы. Технический результат - обеспечение высокой точности совмещения рабочих поверхностей зеркал при настройке резонатора. 3 ил.
Наверх