close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY4005

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(19)
BY (11) 4005
(13)
C1
(51)
(12)
7
H 01S 3/08,
H 01S 3/108
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ
КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
(54)
ЛАЗЕР С ВНЕШНИМ КОЛЬЦЕВЫМ ВОЛОКОННЫМ РЕЗОНАТОРОМ
(21) Номер заявки: 970154
(22) 1997.03.20
(46) 2001.09.30
(71) Заявитель: Институт
прикладной
оптики
Национальной академии наук Беларуси (BY)
(72) Авторы: Борисов В.И., Крол А.М., Минкович
Н.П., Минкович В.П. (BY)
(73) Патентообладатель: Институт
прикладной
оптики Национальной академии наук Беларуси
(BY)
(57)
Лазер с внешним кольцевым волоконным резонатором, включающий активную среду, согласующий объектив и отрезок нелинейного волоконного световода, торцы которого размещены в фокальной плоскости
объектива, отличающийся тем, что резонатор образован выходным зеркалом и согласующим объективом, а
нелинейный волоконный световод выполнен в виде петли, концы которой установлены вплотную друг к другу, так что торцы световода находятся в одной плоскости, при этом база резонатора l выбрана из соотношения
f2
NA ,
l<2
d
где f - фокусное расстояние согласующего объектива;
d - диаметр волоконного световода;
NA - числовая апертура волоконного световода.
BY 4005 C1
(56)
Борисов В.И., Крол А.М., Минкович В.П., Минкович Н.П. Нелинейное преобразование частоты в неодимовом лазере с кольцевым волоконным резонатором//ЖПС. - 1995. - № 6. -С. 87-90.
US 2919126, 1959.
GB 2081964 A, 1982.
JP 06310780, 1994.
WO 8910018 А1, 1989.
Изобретение относится к области лазерной физики и волоконной оптики, в частности к волоконнооптическим резонаторам лазеров.
Известна “Волоконно-оптическая система с полупроводниковым лазером”, описанная в патенте Великобритании № 2081964, кл. МКИ HOIS 3/098. Система состоит из оптического волокна, присоединенного к
BY 4005 C1
торцу лазерного диода. Со второй торцевой поверхностью этого волокна соединен отрезок многомодового
волоконного световода, на конце которого установлен отражатель.
Недостатком является сложность конструкции лазерной системы, так как использование двух различных
по модовому составу волокон усложняет их юстировку.
В статье Figueroa L., Lan K.Y., Yen H.W., Yariv A.J. "Изучение инжекционных Ga(A1)As-лазеров, действующих с волоконно-оптическим резонатором” (Appl. Phys. 1980. Т. 51, № 6. С. 3062-3071) исследованы характеристики лазеров с внешним волоконным резонатором, образованным отрезком многомодового волоконного световода, один из концов которого оплавлен для образования линзы, а на другом изготовлено
золотое зеркало.
К недостатку данной конструкции лазера следует отнести трудности изготовления отражателя, так как
для этого требуется специальная технология.
Известен патент США № 2919126 (кл. МКИ HOIS 3/108, 3/094) “Лазеры и оптические усилители”, в котором описан лазер, содержащий отрезок нелинейного волоконного световода, помещенного в лазерный резонатор, образованный зеркалом и устройством вывода излучения из резонатора, которое включает либо
комбинацию отражающей дифракционной решетки и полупрозрачного зеркала, либо полупрозрачное зеркало. В качестве лазерной среды используется полупроводниковый лазер. Для согласования волоконного световода и устройства вывода излучения из резонатора используются микрообъективы.
Недостатком предложенного лазера является сложность конструкции, так как использование двух зеркал,
световода и двух согласующих объективов усложняет юстировку и снижает надежность резонатора.
Наиболее близким по технической сущности является лазер, описанный в статье В.И. Борисов, А.М.
Крол, В.П. Минкович, Н.П. Минкович “Нелинейное преобразование частоты в неодимовом лазере с кольцевым волоконным резонатором” (ЖПС, 1995. 62, № 6. С. 87-90). Активная среда лазера помещалась между
двумя согласующими объективами, в фокусе каждого из которых устанавливались свободные концы отрезка
нелинейного световода.
Основным недостатком данного лазера с кольцевым волоконным резонатором является использование
двух микрообъективов, что сказывается на надежности и стабильности работы устройства, так как повышены требования к юстировке.
Технической задачей, которую решает настоящее изобретение, является повышение надежности и стабильности работы лазера с внешним кольцевым волоконным резонатором.
Эта задача достигается тем, что в предлагаемой конструкции лазера с внешним кольцевым волоконным
резонатором, включающего активную среду, согласующий объектив и отрезок нелинейного волоконного
световода, торцы которого размещены в фокальной плоскости объектива, резонатор образован выходным
зеркалом и согласующим объективом, а нелинейный волоконный световод выполнен в виде петли, концы
которой установлены вплотную друг к другу, так, что торцы световода находятся в одной плоскости. При
этом база резонатора L выбирается из соотношения:
L<2
f2
NA ,
d
где L - база резонатора;
f - фокусное расстояние согласующего объектива;
d и NA - диаметр и числовая апертура волоконного световода соответственно.
Предложенная конструкция лазера с внешним кольцевым волоконным резонатором поясняется схемой,
показанной на фигуре. Лазерная активная среда 1 установлена на оси 2 лазерного резонатора. С одной стороны активной среды 1 установлено выходное зеркало 3. С другой стороны активной среды соосно стержню
установлен согласующий микрообъектив 4. За объективом 4 установлены два конца 5, 6 волоконного световода 7, образующего петлю. Концы 5, 6 световода расположены вплотную друг к другу боковыми поверхностями и установлены так, чтобы ось 2 резонатора совпадала с линией контакта двух световодов, а их торцевые поверхности 8, 9 располагались в фокальной плоскости 10 микрообъектива 4. Зеркало 3 расположено на
расстоянии L до микрообъектива 4, которое удовлетворяет неравенству
L<2
f2
NA ,
d
где f - фокусное расстояние согласующего объектива;
d - диаметр волоконного световода;
NA - числовая апертура световода.
Генерируемое излучение распространяется в виде световых пучков 11, 12 внутри резонатора и выводится
из лазера в виде световых пучков 13, 14.
Устройство работает следующим образом. Часть излучения люминесценции, возникающего в активной
среде 1 под действием накачки фокусируется согласующим микрообъективом 4 на торец 8 конца 5 светово2
BY 4005 C1
да. Пройдя по волоконному световоду 7, излучение со второго торца 9 попадает на согласующий микрообъектив и преобразуется в параллельный пучок, который распространяется через активную среду, где усиливается и попадает на выходное зеркало 3. Частично отраженный от зеркала 3 пучок, снова усиливается в активной среде 1 и снова фокусируется микрообъективом 4 на торец 8 световода и т.д. При этом свет проходит
по кольцевому пути, т.е. для генерируемого излучения образуется кольцевой резонатор. Аналогично по
кольцу распространяется излучение и в противоположном описанному направлении. При этом излучение из
активной среды 1 сразу вводится в конец 6 световода.
При конкретном исполнении предлагаемого устройства в качестве активной среды использовалась головка промышленного ИAГ:Nd3 - лазера ЛТИПЧ-5 со снятыми зеркалами, модулятором добротности и удвоителем частоты. Для ввода излучения в световод, в соответствии с приведенным выше соотношением,
использовался микрообъектив с фокусным расстоянием 20 мм. В качестве выходного зеркала использовалось диэлектрическое зеркало с коэффициентом отражения 90 % на длине волны 1,06 мкм. Для образования
волоконной петли использовались волоконные световоды различных типов - многомодовые или одномодовые, как например, многомодовый волоконный световод длиной 220 м с диаметром световедущей сердцевины 55 мкм и полным внешним диаметром 125 мкм, одномодовый волоконный световод длиной 10 м диаметром сердцевины 10 мкм и полным внешним диаметром 90 мкм. Концы световода укладывались на одну
плоскость рядом так, чтобы их торцы находились в фокальной плоскости согласующего микрообъектива.
Торцы были образованы путем скола концов световода. Предварительная юстировка производилась с помощью гелий-неонового лазера. Окончательная настройка резонатора проводилась в рабочем режиме.
Использование предложенной конструкции лазера с внешним кольцевым волоконным резонатором позволяет:
1. Повысить надежность и стабильность работы устройства.
2. Упростить процедуру юстировки такого резонатора.
3. В два раза увеличить коэффициент усиления на проход по резонатору, так как генерируемое излучение
дважды проходит через активную среду.
4. Использовать различные световоды для образования волоконной петли.
Государственный патентный комитет Республики Беларусь.
220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.
3
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
130 Кб
Теги
by4005, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа