close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY6244

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
BY (11) 6244
(13) C1
(19)
7
(51) H 01S 3/00
(12)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
ТВЕРДОТЕЛЬНЫЙ ЛАЗЕР
(21) Номер заявки: a 20001074
(22) 2000.12.05
(46) 2004.06.30
(71) Заявитель: Государственное научное
учреждение Институт физики им.
Б.И. Степанова Национальной академии наук Беларуси (BY)
(72) Авторы: Орлов Лев Николаевич; Некрашевич Ярослав Ильич; Желтов Георгий Иванович; Жуковский Виктор
Владимирович (BY)
(73) Патентообладатель: Государственное
научное учреждение Институт физики
им. Б.И. Степанова Национальной академии наук Беларуси (BY)
(57)
Твердотельный лазер, содержащий резонатор и твердотельный активный элемент, выполненный в виде плоскопараллельной пластины, отличающийся тем, что резонатор образован двумя противолежащими боковыми гранями плоскопараллельной пластины,
имеющими высокоотражающее излучение генерации покрытие и наклоненными под углом α друг к другу, и третьей боковой гранью, имеющей полупрозрачное для излучения
генерации покрытие и расположенной по углом ϕ к одной из этих двух граней, при этом
ϕ/α = N-1,
где N - число отражений за половину обхода резонатора,
а четвертая боковая грань служит для осуществления оптической накачки.
BY 6244 C1
(56)
Koechner W. Solid-state laser engineering. Springer-Verlag, 1992. - Р.425.
SU 180782 A1, 1995.
FR 2593615 A1, 1987.
Фиг. 1
BY 6244 C1
Изобретение относится к области квантовой электроники и лазерной физики и может
найти применение при разработке твердотельных лазеров, в медицине и технике.
Известен твердотельный лазер с диодной лазерной накачкой, содержащий резонатор,
образованный двумя зеркалами, одно из которых прозрачно для излучения накачки и полностью отражающее излучение генерации, а другое полупрозрачно для излучения генерации и является выходным, и рабочее вещество в виде твердотельного стержня,
помещенного на оси резонатора [1].
Недостатком данного лазера является сложность изготовления зеркала, через которое
осуществляется накачка, а также неоднородность накачки рабочего вещества, приводящая
к большим термооптическим искажениям, следствием чего является ограничение мощности генерации.
Наиболее близким по своей технической сущности к заявляемому изобретению является твердотельный лазер [2], который состоит из двух зеркал с помещенным между ними
твердотельным кристаллическим активным элементом. Кристаллический активный элемент имеет планарную конфигурацию, позволяющую повысить однородность возбуждения всего объема активного вещества и улучшить условия охлаждения активного
элемента. Это, а также использование резонаторов типа "zig-zag", в которых лазерное излучение распространяется практически ортогонально направлению накачки, позволяет
существенно уменьшить влияние термооптических эффектов в активной среде.
Недостатками данного устройства являются ограничение мощности накачки из-за ее
невысокой однородности, большие потери излучения генерации на усиленную люминесценцию между двумя параллельными боковыми гранями, а также неэффективность энергосъема со всего объема активного вещества, связанная с принципиально небольшим
числом проходов лазерного излучения по твердотельному активному элементу, ограничиваемым большим углом полного внутреннего отражения излучения от боковых граней;
кроме того, устройство сложно технически и недостаточно компактно.
Задачей данного изобретения является создание компактного твердотельного лазера,
обладающего высокой однородностью и мощностью накачки, приводящими к увеличению мощности генерации, и позволяющего увеличить эффективную длину прохода лазерного излучения по активному веществу, что дает возможность использовать для создания
лазеров твердотельные активные вещества с относительно небольшими коэффициентом
усиления и интенсивностью насыщения.
Для выполнения поставленной задачи авторами был создан твердотельный лазер, содержащий резонатор и твердотельный активный элемент, выполненный в виде плоскопараллельной пластины. Новым, по мнению авторов, является то, что резонатор образован
двумя противолежащими боковыми гранями плоскопараллельной пластины, имеющими
высокоотражающее излучение генерации покрытие и наклоненными под углом α друг к
другу, и третьей боковой гранью, имеющей полупрозрачное для излучения генерации покрытие и расположенной под углом ϕ к одной из этих двух граней, при этом
ϕ/α = N-1,
где N - число отражений за половину обхода резонатора, а четвертая боковая грань
служит для осуществления оптической накачки.
Предлагаемое устройство изображено на фиг. 1, где 1 - твердотельный активный элемент, резонатор образован гранями 2 и 3 с высокоотражающим покрытием 4, наклоненных
друг к другу под углом α и гранью 5, имеющей покрытие 6 с заданным коэффициентом пропускания на частоте генерации, наклоненной под углом ϕ к грани 3 и являющейся выходным
зеркалом для лазерного излучения. Оптическая накачка (например, с помощью лазерного
диода) осуществляется через грань 7. Верхняя 8 и нижняя 9 грани (фиг. 2) используются
для эффективного теплоотвода со всего объема активного элемента.
Устройство работает следующим образом. Через грань 7 в активный элемент вводят
излучение, например, лазерного диода, при этом грани 8 и 9 играют роль своеобразного
2
BY 6244 C1
световода для излучения накачки. Это излучение возбуждает примесные ионы (активаторы), введенные в основную матрицу кристалла, и возникает генерация когерентного электромагнитного излучения на вынужденных переходах этих ионов. Начиная от выходного
зеркала 5 световой луч распространяется, попеременно отражаясь от каждого из боковых
зеркал 2 и 3 (с уменьшением угла падения после каждой пары отражений на 2α) и усиливаясь за счет вынужденного испускания при его распространении через активный элемент. После N отражений (N = 1 + ϕ/α - число отражений за половину обхода резонатора)
угол падения становится равным нулю, происходит обратное отражение и самовоспроизведение всего распространения вплоть до исходной точки. Варьируя углы ϕ и α, можно
изменять число проходов N, тем самым можно получить полную длину L пути одного
прохода луча по такому резонатору, намного превышающую его рабочую длину l. В соответствии с соотношением
ϕ/α
1 / Cosϕ + Cos(ϕ + α) ∑1 /{Cos[ϕ − (k − 1)α]Cos(ϕ − kα)}
L
k =1
=
.
l
Cosα − Cos(ϕ + α) / Sinα
При достаточно малых величинах α могут быть реализованы значения L = (2÷10)l, что
приводит к более полному использованию энергии, накопленной внутри твердотельного
активного элемента, и повышению компактности этих устройств, а также позволяет использовать твердотельные активные вещества с малыми коэффициентами усиления и интенсивностью насыщения.
В предложенной конструкции существенно улучшается энергосъем со всего объема
активного вещества и легко решается проблема ввода излучения накачки, при этом сохраняются и основные преимущества прототипа - использование планарной конфигурации
активного элемента обеспечивает высокую эффективность теплоотвода, что в сочетании с
распространением генерируемого излучения практически ортогонально направлению излучения накачки позволяет минимизировать влияние термооптических искажений.
Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет создать компактный твердотельный лазер, обладающий высокой однородностью и мощностью накачки, приводящие к
увеличению мощности генерации и обеспечивающий увеличение эффективной длины
прохода лазерного излучения по твердотельному активному элементу, что дает возможность использовать твердотельные вещества с небольшими коэффициентом усиления и
интенсивностью насыщения.
Источники информации:
1. Bollig С., Hayward R.A. et. al. Opt. Lett. - 1998. - V. 23. - № 22. - P. 1757-1762.
2. Koechner W. Solid-state laser engineering. Springer-Verlag. - 1992. - P. 425.
Фиг. 2
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
3
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
1
Размер файла
153 Кб
Теги
by6244, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа