Лазер

Изобретение относится к лазерной технике. Лазер содержит активный элемент, выполненный в виде стержня, по крайней мере один из торцов которого скошен относительно его продольной оси так, что угол между нормалью к торцу и продольной осью активного элемента превышает предельный угол полного внутреннего отражения. Боковая поверхность активного элемента, противоположная скошенному торцу, выполнена в виде окна, прозрачного для лазерного излучения. У скошенного торца активного элемента установлен источник накачки таким образом, чтобы излучение накачки проникало через торец в активный элемент. Одно из зеркал резонатора установлено напротив окна в активном элементе так, чтобы угол между осью зеркала и поверхностью скошенного торца был равен углу между этой поверхностью и осью активного элемента. Кроме того, введен лазерный усилитель, состоящий из второго источника накачки и второго активного элемента, по крайней мере один из торцов которого скошен относительно его продольной оси так, что угол между нормалью к торцу и продольной осью второго активного элемента превышает предельный угол полного внутреннего отражения. Боковая поверхность второго активного элемента, противоположная скошенному торцу, выполнена в виде окна, прозрачного для лазерного излучения. Второй источник накачки установлен у скошенного торца второго активного элемента таким образом, чтобы излучение накачки проникало через торец в активный элемент, причем второй активный элемент установлен своим окном напротив полупрозрачного зеркала. Технический результат заключается в обеспечении возможности повышения энергии выходного излучения лазера при минимальных габаритах устройства. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к лазерной технике, а именно к импульсным твердотельным лазерам с диодной накачкой.

Известны твердотельные лазеры, содержащие активный элемент с резонатором и лампу накачки [1]. Преобразование излучения лампы в лазерное излучение недостаточно эффективно из-за неоптимального согласования спектра излучения лампы со спектром поглощения активного элемента и из-за несовпадения процесса горения лампы с кинетикой поглощения-излучения активного элемента.

Эти недостатки устранены в лазерах с диодной накачкой. Лазерные диодные решетки и матрицы, применяемые для накачки твердотельных лазеров, обладают по сравнению с лампами более высоким КПД, оптимальным для накачки спектром излучения и управляемыми параметрами импульса накачки. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является твердотельный лазер, описанный в [2]. Этот лазер содержит последовательно установленные источник излучения накачки в виде лазерной диодной матрицы, первое дихроичное зеркало резонатора, активный элемент, поляризатор, электрооптический затвор и второе зеркало резонатора.

Необходимость использования первого зеркала одновременно как элемента резонатора лазера и входного окна для излучения накачки ограничивает возможности конструктивного исполнения зеркала (например, при необходимости использования зеркала сферической или параболической формы) и ухудшает его характеристики по каждому из указанных назначений. В результате снижается выходная энергия излучения лазера и надежность глухого зеркала.

Еще одна отрицательная особенность известного технического решения - затухание энергии накачки по мере его проникновения в глубину активного элемента. Это ограничивает длину активного элемента и, соответственно, выходную энергию лазерного излучения.

Задачей изобретения является повышение энергии выходного излучения лазера при минимальных габаритах устройства.

Поставленная задача решается за счет того, что в известном лазере, содержащем последовательно установленные источник излучения накачки, активный элемент, установленный внутри резонатора, включающего глухое и полупрозрачное зеркала, активный элемент выполнен в виде стержня, по крайней мере один из торцов которого скошен относительно его продольной оси так, что угол между нормалью к торцу и продольной осью активного элемента превышает предельный угол полного внутреннего отражения, боковая поверхность активного элемента, противоположная скошенному торцу, выполнена в виде окна, прозрачного для лазерного излучения, источник накачки установлен у скошенного торца активного элемента таким образом, чтобы излучение накачки проникало через торец в активный элемент, одно из зеркал резонатора установлено напротив окна в активном элементе так, чтобы угол между осью зеркала и поверхностью скошенного торца был равен углу между этой поверхностью и осью активного элемента, кроме того, введен лазерный усилитель, состоящий из второго источника накачки и второго активного элемента, по крайней мере один из торцов которого скошен относительно его продольной оси так, что угол между нормалью к торцу и продольной осью второго активного элемента превышает предельный угол полного внутреннего отражения, боковая поверхность второго активного элемента, противоположная скошенному торцу, выполнена в виде окна, прозрачного для лазерного излучения, второй источник накачки установлен у скошенного торца второго активного элемента таким образом, чтобы излучение накачки проникало через торец в активный элемент, причем второй активный элемент установлен своим окном напротив полупрозрачного зеркала.

Последовательно с активным элементом внутри резонатора может быть введен модулятор добротности резонатора.

Вторые торцы обоих активных элементов могут быть скошены аналогично первым торцам. При этом у вторых скошенных торцов могут быть установлены дополнительные источники накачки.

На выходе второго активного элемента могут быть последовательно введены дополнительные лазерные усилители.

На фиг. 1 представлена схема лазера с одним скошенным торцом. На фиг. 2 показана схема лазера с двумя скошенными торцами активного элемента.

Активный элемент 1 (фиг. 1) установлен между зеркалами резонатора - глухим зеркалом 2 и полупрозрачным зеркалом 3. Перед скошенным торцом активного элемента установлен источник накачки (лазерная диодная матрица) 4. Последовательно с активным элементом внутри резонатора установлен модулятор добротности, например фототропный затвор [1, с. 156]. Лазерное излучение после выхода через зеркало резонатора 3 поступает во второй активный элемент 6 через окно в его боковой поверхности. Через скошенный торец второго активного элемента в него поступает излучение накачки от второго источника накачки 7.

При двух скошенных торцах первого и второго активных элементов они могут быть расположены параллельно, как показано на фиг. 2.

Устройство работает следующим образом.

При включении источников оптической накачки 4 и 7 их излучение проникает в активные элементы 1 и 6 через их скошенные торцы. При достижении заданного уровня возбуждения активных элементов срабатывает затвор 5, и в первом активном элементе начинается лавинообразный процесс формирования гигантского импульса. Лазерное излучение выводится из резонатора через полупрозрачное зеркало 3. Далее короткий лазерный импульс, сформированный с помощью первого активного элемента 1, резонатора 2, 3 и модулятора добротности 5, поступает во второй активный элемент, возбужденный вторым источником накачки 7. Запасенная во втором активном элементе энергия накачки высвобождается в виде лазерного излучения, индуцированного излучением, сформированным в первом активном элементе. Это усиленное излучение выходит через второй торец второго активного элемента.

Согласно данному техническому решению излучение накачки беспрепятственно проникает в активные элементы через их торцы с высоким коэффициентом пропускания для излучения накачки. Для лазерного излучения эти торцы представляют собой стопроцентно отражающие зеркала благодаря их расположению под углом полного внутреннего отражения. Форма глухого зеркала может быть как плоской, так и сферической, если это диктуется условиями обеспечения максимальной добротности резонатора и требованиями к диаграмме направленности выходного излучения лазера [1, с. 52].

Описанная конструкция лазера дает возможность компактного размещения элементов устройства благодаря его «сломанной» конфигурации. Особенно плотно элементы лазера укладываются в варианте, представленном на фиг. 2. Эта же особенность позволяет унифицировать детали задающего генератора и усилителя, а также наращивать количество усилительных каскадов без существенного увеличения габаритов.

Благодаря указанным особенностям изобретения обеспечивается повышение энергии выходного излучения лазера при минимальных габаритах устройства.

Данный вывод подтвержден положительными результатами изготовления и испытаний макетного образца лазера.

Источники информации

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

2. LASER-DIODE ARRAYS: Multicolor uncooled diode array efficiently pumps Nd: YAG laser. LaserFocusWorld. 08/01/2007 - прототип.

1. Лазер, содержащий последовательно установленные источник излучения накачки, активный элемент, установленный внутри резонатора, включающего глухое и полупрозрачное зеркала, отличающийся тем, что активный элемент выполнен в виде стержня, по крайней мере один из торцов которого скошен относительно его продольной оси так, что угол между нормалью к торцу и продольной осью активного элемента превышает предельный угол полного внутреннего отражения, боковая поверхность активного элемента, противоположная скошенному торцу, выполнена в виде окна, прозрачного для лазерного излучения, источник накачки установлен у скошенного торца активного элемента таким образом, чтобы излучение накачки проникало через торец в активный элемент, одно из зеркал резонатора установлено напротив окна в активном элементе так, чтобы угол между осью зеркала и поверхностью скошенного торца был равен углу между этой поверхностью и осью активного элемента, кроме того, введен лазерный усилитель, состоящий из второго источника накачки и второго активного элемента, по крайней мере один из торцов которого скошен относительно его продольной оси так, что угол между нормалью к торцу и продольной осью второго активного элемента превышает предельный угол полного внутреннего отражения, боковая поверхность второго активного элемента, противоположная скошенному торцу, выполнена в виде окна, прозрачного для лазерного излучения, второй источник накачки установлен у скошенного торца второго активного элемента таким образом, чтобы излучение накачки проникало через торец в активный элемент, причем второй активный элемент установлен своим окном напротив полупрозрачного зеркала.

2. Лазер по п. 1, отличающийся тем, что последовательно с активным элементом внутри резонатора введен модулятор добротности резонатора.

3. Лазер по п. 1, отличающийся тем, что вторые торцы обоих активных элементов скошены аналогично первым торцам.

4. Лазер по п. 3, отличающийся тем, что у вторых скошенных торцов установлены дополнительные источники накачки.

5. Лазер по п. 1, отличающийся тем, что на выходе второго активного элемента последовательно введены дополнительные лазерные/усилители.



 

Похожие патенты:

Многопроходный лазерный усилитель на дисковом активном элементе содержит активный элемент и две оптические системы для переноса изображения с лазерного активного элемента обратно на лазерный активный элемент.

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.

Импульсно-периодический лазер на неодимовом стекле для накачки мощных титан-сапфировых усилителей включает в себя задающий генератор, предусилитель, систему формирования пучка, изолятор Фарадея, кеплеров телескоп, поляризатор, основной двухпроходный усилитель на стержневых активных элементах из неодимового стекла и удвоитель частоты.

Изобретение может быть использовано при создании мощных лазерных систем для фокусировки излучения на удаленные мишени. Система включает первый объектив, первый и второй линзовые компоненты которого установлены с возможностью перемещения вдоль оптической оси объектива.

Изобретение относится к космической и военной технике, а именно к лазерному вооружению. Лазерная система поражения цели включает рабочий лазер-усилитель и лазер наведения.

Изобретение относится к области оптоэлектроники и может быть использовано в оптических системах. .

Усилитель // 2176121

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано для создания пучков когерентного излучения с высокой плотностью мощности. .

Изобретение относится к лазерной технике. Лазер с продольной накачкой содержит источник излучения накачки, активный элемент, установленный внутри резонатора, включающего глухое и полупрозрачное зеркала.

Изобретение относится к лазерной технике. Волоконный лазер содержит источник накачки и резонатор, выполненный полностью из элементов, сохраняющих поляризацию, и состоящий из двух волоконных петель - пассивной и активной, соединяющихся посредством сплавного волоконного четырехпортового ответвителя.

Изобретение относится к лазерной технике. Усилитель лазерного излучения на основе твердотельного активного элемента включает основанный на лазерных диодах источник излучения накачки, выступающий в роли волновода для излучения накачки твердотельный активный элемент с двумя круговыми торцевыми гранями, служащими для ввода и вывода излучения, систему охлаждения боковой поверхности активного элемента и дихроичное зеркало для пространственного разделения излучения накачки и усиливаемого лазерного излучения.

Изобретение относится к области лазерной волоконной техники, в частности к области создания новых типов активных лазерных сред. Устройство представляет собой многоэлементное волокно для источника лазерного излучения, включающее активное волокно, содержащее световедущую жилу, легированную по меньшей мере одним типом редкоземельного элемента, и светоотражающую оболочку.

Многопроходный лазерный усилитель на дисковом активном элементе содержит активный элемент и две оптические системы для переноса изображения с лазерного активного элемента обратно на лазерный активный элемент.

Изобретение относится к области лазерной техники и предназначено для обеспечения устойчивой генерации лазерных импульсов фемто-пикосекундного диапазона. Реализована схема с кольцевым волоконным лазером с пассивной синхронизацией мод на эффекте нелинейной эволюции поляризации, содержащая поляризующий оптический изолятор, активное волокно, накачиваемое лазерным диодом, два управляемых микроконтроллером оптических волоконных поляризационных контроллера.

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.

Изобретение относится к лазерной технике. Синхронно-накачиваемый рамановский полностью волоконный импульсный лазер на основе кварцевого оптоволокна, легированного оксидом фосфора, содержит линейный резонатор, образованный двумя брэгговскими решетками, одна брэгговская решетка резонатора полностью отражает излучение первого стоксового компонента рамановского рассеяния оксида фосфора, а другая решетка отражает его частично для вывода излучения из резонатора.

Высокомощный сверхъяркий малошумящий источник накачки содержит затравочный источник, который генерирует малошумящий световой сигнал, множество высокомощных полупроводниковых лазерных диодов, объединенных для испускания излучения вспомогательной накачки, и легированный Yb мультимодовый волоконный преобразователь длин волн излучения вспомогательной накачки.

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.

Изобретение относится к лазерной технике. Твердотельный усилитель лазерного излучения с диодной накачкой содержит активный элемент в форме шестигранника с двумя параллельными торцевыми гранями, служащими для ввода и вывода излучения накачки и сигнала, изготовленными в форме тонких прямоугольников, расположенных так, что оптическая ось усилителя проходит через центры торцевых граней и перпендикулярна им, с двумя другими противоположными друг другу большими боковыми гранями в форме равных прямоугольников, служащими для отвода тепла от активного элемента, и соответствующую систему охлаждения. Также содержит оптическую систему для формирования пучка излучения накачки и заведения его в активный элемент, оптическую систему для формирования усиливаемого лазерного излучения и заведения его в активный элемент, а также оптическую систему для вывода усиливаемого лазерного излучения из усилителя. Ширина торцевых граней твердотельного активного элемента разная, при этом оптическая система для заведения излучения накачки расположена со стороны более широкой торцевой грани таким образом, что созданы условия для волноводного распространения излучения накачки, а оптическая система для заведения усиливаемого излучения расположена со стороны менее широкой торцевой грани таким образом, что созданы условия для свободного распространения усиливаемого лазерного излучения, при этом большие боковые грани активного элемента покрыты материалом, отражающим излучение накачки и обеспечивающим его волноводное распространение. Технический результат заключается в обеспечении возможности работы устройства при высокой средней и пиковой мощности; обеспечении большого коэффициента усиления, при снижении вероятности оптического пробоя в толще активного элемента и на его торцах. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к лазерной технике. Лазер содержит активный элемент, выполненный в виде стержня, по крайней мере один из торцов которого скошен относительно его продольной оси так, что угол между нормалью к торцу и продольной осью активного элемента превышает предельный угол полного внутреннего отражения. Боковая поверхность активного элемента, противоположная скошенному торцу, выполнена в виде окна, прозрачного для лазерного излучения. У скошенного торца активного элемента установлен источник накачки таким образом, чтобы излучение накачки проникало через торец в активный элемент. Одно из зеркал резонатора установлено напротив окна в активном элементе так, чтобы угол между осью зеркала и поверхностью скошенного торца был равен углу между этой поверхностью и осью активного элемента. Кроме того, введен лазерный усилитель, состоящий из второго источника накачки и второго активного элемента, по крайней мере один из торцов которого скошен относительно его продольной оси так, что угол между нормалью к торцу и продольной осью второго активного элемента превышает предельный угол полного внутреннего отражения. Боковая поверхность второго активного элемента, противоположная скошенному торцу, выполнена в виде окна, прозрачного для лазерного излучения. Второй источник накачки установлен у скошенного торца второго активного элемента таким образом, чтобы излучение накачки проникало через торец в активный элемент, причем второй активный элемент установлен своим окном напротив полупрозрачного зеркала. Технический результат заключается в обеспечении возможности повышения энергии выходного излучения лазера при минимальных габаритах устройства. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

Наверх