КВАНТРОН

КВАНТРОН


RU (11) 2076415 (13) C1

(51) 6 H01S3/09 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 25.10.2007 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 93033879/25 
(22) Дата подачи заявки: 1993.07.01 
(45) Опубликовано: 1997.03.27 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: Микаэлян А.Л. и др. Оптические генераторы на твердом теле. - М.: Сов.радио, 1967, 384 с. Звелто О. Принципы лазеров. - М.: Мир, 1990, 560 с. Мак А.А. и др. Лазеры на неодимовом стекле. - М.: Наука, гл.ред.физ-мат.лит., 1990, 288 с. Гондра А.Д. и др. Предельные энергетические характеристики высокоэффективных неодимовых лазеров с цилиндрическими активными элементами. 1. Одноквантронные системы - Электронная техника. Сер.11. Лазерная техника и оптомы - Электронная техника, сер.11. Лазерная техника и оптоэлектроника, 1989, в.2 (50), с. 11 - 17. Гондра А.Д. и др. Предельные энергетические характеристики высокоэффективных неодимовых лазеров с цилиндрическими активными элементами. 2. Многоквантронные системы - Электронная техника, сер. 11. Лазерная техника и оптоэлектроника, 1989, в.2 (50), с. 18 - 20. 
(71) Заявитель(и): Научно-исследовательский институт радиоэлектроники и лазерной техники Московского государственного технического университета им.Н.Э.Баумана 
(72) Автор(ы): Иванов Ю.В.; Кривов Б.И.; Рождествин В.Н. 
(73) Патентообладатель(и): Научно-исследовательский институт радиоэлектроники и лазерной техники Московского государственного технического университета им.Н.Э.Баумана 

(54) КВАНТРОН 

Использование: изобретение относится к лазерной технике. Сущность: отражатель квантрона формируется из оптически связанных модулей накачки активных элементов. Коэффициенты оптической связи модулей варьируются за счет отражающих покрытий перегородок модулей либо установки перегородок из оптических фильтров. В квантрон могут устанавливаться непрерывные и импульсные лампы накачки и активные элементы разных типов. 1 з.п. ф-лы, 5 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к лазерной технике и может быть использовано в технологии обработки различных материалов.

Известен квантрон содержащий один активный элемент и одну лампу накачки (импульсную или непрерывную), расположенные в общем отражателе [1, 2] один активный элемент и 12 импульсных ламп накачки в едином отражателе [3] 3 активных элемента и одну импульсную лампу накачки в едином отражателе [4]

Наиболее близким техническим решением является квантрон, содержащий общий отражатель с активными элементами, одной импульсной лампой накачки и перегородками в виде диффузно рассеивающих прорезей между активными элементами, продольные оси которых параллельны [5]

Предлагаемое техническое решение отличается тем, что общий отражатель и отражающие перегородки образуют оптически связанные самостоятельные модули с коэффициентом оптической связи, определяемым из соотношения:



где Копт.св.ij коэффициент оптической связи j-го модуля с i-м;

T(x,y,) спектральные коэффициенты пропускания элемента отражающей перегородки, изменяющиеся в диапазоне 0-1 за счет нанесения на перегородку отражающих покрытий или изготовления перегородок из оптических фильтров с соответствующим коэффициентом пропускания;

I(x,y,) спектральная интенсивность излучения накачки, падающего на поверхность отражающей перегородки со стороны i-го модуля;

P() мгновенные значения мощности накачки в соответствующем спектре излучения;

а также тем, что в некоторых модулях лампы накачки непрерывные, а в остальных импульсные.

Наличие существенных от прототипа отличий доказывает соответствие данного технического решения критерию "новизна". Указанные отличия неизвестны из научно-технической и патентной литературы и поэтому предложение соответствует критерию "уровень техники".

Сущность предлагаемого изобретения отражена на фиг. 1 5, где представлены варианты выполнения квантрона. Основой представленных на фиг. 1 конфигураций являются цилиндрические и многоугольные схемы: треугольные, прямоугольные, гексогональные, где 1 активные элементы; 2 лампы накачки; 3 отражатель; 4 и 5 перегородки между оптическими модулями с отражающими поверхностями; 6 12 оптически связанные модули.

Квантрон, представленный на фиг. 2, содержит шесть оптически связанных модулей 6 11, выполненных в виде общего цилиндрического отражателя 5 с активными элементами 1, лампами накачки 2 и с установленными в нем по радиусам перегородками 3 с нанесенными на их поверхности отражающими покрытиями с коэффициентом отражения более 0,98, образующие сектора с пересекающимися в центре цилиндрического отражателя осями, и оптического фильтра 4 в виде цилиндрического стержня или трубки, выполненного из материала с коэффициентом пропускания в требуемом спектральном диапазоне накачки, варьируемом от 0 для случая полностью отражающего материала до 1, например при отсутствии фильтра.

Отражатель квантрона может быть выполнен (фиг. 3) в виде шести отдельных, оптически связанных секторных модулей 6 11, имеющих отражатели 5, полностью отражающие поверхности 3 и поверхности 4, на которые наносится отражающее покрытие с варьируемым коэффициентом пропускания. В случае, если на поверхности 4 нанесено покрытие с коэффициентом пропускания равным 0, то оптические модули являются оптически развязаны по излучению накачки. В модулях установлены по одному активному элементу 1 и по одной лампе накачки 2 с осями, параллельными между собой, образующим линиям отражателей и отражающим поверхностям.

В модулях 6 и 7 (на фиг. 3) лампы накачки непрерывные, а в остальных модулях 8 11 лампы накачки импульсные. Лампы накачки имеют собственные источники питания. Конструктивно отражатель, активные элементы, лампы накачки объединены в общем корпусе, в котором выполнены система подвода электропитания ламп накачек и система охлаждения элементов квантрона.

Возможны различные варианты сочетаний типов используемых активных элементов и ламп накачки. Например, в модулях 6, 7 и 9 активные элементы из АИГ: Nd длина волны формируемого излучения 1,064 мкм либо 1,32 мкм, в модулях 10 и 11 активные элементы из рубина длина волны 0,694 мкм, в модуле 8 активный элемент из иттэрбиевого граната с длиной волны излучения 2,5 мкм.

Использование оптической связи между модулями позволяет наиболее эффективно использовать энергию оптической накачки и реализовать промежуточные импульсно-непрерывные режимы накачки.

Квантрон, представленный на фиг. 4, содержит два оптически связанных модуля 8 и 9, выполненные в виде общего цилиндрического отражателя 7, разделенного пополам перегородкой 3 с нанесенным на ее поверхность 4 отражающем покрытием с коэффициентом отражения, близким к 1, и поверхностью 5, на которую наносится отражающее покрытие с коэффициентом отражения меньше 1, причем для получения коэффициента отражения поверхности 5 равного нулю она может быть выполнена в виде отверстия в разграничивающей модули перегородке. В модулях также установлены перегородки 6 с коэффициентом отражения, близким к 1, перпендикулярные перегородке 3 и образующие внутреннюю полость модулей в виде усеченного полуцилиндра. В каждом модуле установлены по три активных элемента 1 и по две лампы накачки 2. В модуле 8 лампы накачки непрерывные, а в модуле 9 импульсные.

Конструктивно квантрон может быть выполнен в виде отдельных модулей, отражатели которых имеют в сечении форму усеченного круга, установленных в общем корпусе.

Могут быть различными сочетания активных элементов и ламп накачек. Например, в модуле 9 установлены активные элементы из стекла с неодимом, рубина и алюмината иттрия вместе с импульсными лампами накачки, в модуле 8 - АИГ: Nd и непрерывные лампы накачки. Оптические фильтры должны обеспечивать необходимый коэффициент оптической связи между модулями в спектральных диапазонах накачки, соответствующих типу активных элементов.

В сложных системах отражающие поверхности модулей могут иметь произвольную огибающую, например эллиптическую, обеспечивающую наибольшее значение коэффициента передачи излучения от ламп накачек к активным элементам.

Коэффициент оптической связи между модулями варьируется в пределах от 0 до 1, исходя из необходимой степени влияния излучения данного типа (непрерывного или импульсного) одного модуля на активный(е) элемент(ы) другого (других) модулей.

Возможно как независимое, так и совместное использование в работе различного количества модулей импульсного и непрерывного типа, что позволяет значительно расширить диапазон режимов работы квантрона. Так для квантрона с конфигурацией, представленной на фиг. 3, возможны следующие режимы работы с временными зависимостями мощности излучения (фиг. 5), где:

1) включена только непрерывная лампа модуля 6, при этом может формироваться непрерывное излучение с мощностью Р1, длиной волны 1=1,06 мкм,

2) работает только импульсная лампа модуля 9, формируются периодические импульсы с энергией W2, длительностью 2 и частотой следования F2, длиной волны 2=1,32 мкм,

3) работает только импульсная лампа модуля 10, формируются периодические импульсы с энергией W3, длительностью 3 и частотой следования F3 F2, длиной волны 3=0,694 мкм, с задержкой относительно модуля 9 на время t', которое может быть различным в зависимости от требуемой временной структуры излучения,

4) одновременно работают модули 6 и 9,

5) одновременно работают модули 6, 9 и 10, формируется излучение со сложной временной структурой, которую очень сложно получить, используя только один модуль, и т.д.

Вариацией моментами включения и выключения отдельных модулей и параметрами накачки по каждому из них возможно получать сложные огибающие для суммарной мощности генерации.

При различных сочетаниях материалов активных элементов и типов ламп накачки кроме сложной временной зависимости выходной мощности формируется смешанная спектральная структура излучения. Так для случая 5 на фиг. 5 одновременно формируется излучение с комбинированным спектральным составом (длины волн 1,064 мкм, 1,32 мкм и 0,694 мкм).

Следует отметить, что выполнение квантронов предложенного вида требует соответствующей оптимизации резонаторов для модулей, работающих в разных режимах и для отдельных каналов модулей, имеющих активные элементы разных типов.

Квантроны данного типа сохраняют основные достоинства квантронов с системой накачки типа "световой котел": повышенную эффективность накачки, малые габариты и вес устройства, небольшие суммарные размеры излучающей апертуры, сниженные требования на оптическую стойкость элементов в трактах генерации, усиления и распространения излучения. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. Квантрон, содержащий общий отражатель и расположенные в нем активные элементы и лампы накачки, продольные оси которых параллельны и которые установлены между активными элементами в плоскостях, параллельных их осям, и перегородками, отличающийся тем, что общий отражатель с отражающими перегородками образуют оптически связанные самостоятельные модули с коэффициентом оптической связи, определяемым из соотношения



где Копт.св.ij коэффициент оптической связи j-го модуля с i-м;

T(x,y,) спектральные коэффициенты пропускания элемента отражающей перегородки, изменяющиеся в диапазоне 0-1 за счет нанесения на перегородку отражающих покрытий или изготовления перегородок из оптических фильтров с соответствующим коэффициентом пропускания;

I(x,y,) спектральная интенсивность излучения накачки, падающего на поверхность отражающей перегородки со стороны i-го модуля;

P() мгновенные значения мощности накачки в соответствующем спектре излучения,

при этом в некоторых из них расположены непрерывные лампы накачки, а в остальных импульсные.

2. Квантрон по п. 1, отличающийся тем, что в модулях установлены различные типы активных элементов, сгруппированные по допускаемому режиму работы, импульсному или непрерывному, и предельной мощности накачки.


ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал

Подборка патентов изобретений и технологий относящихся к лазерным квантовым генераторам, а именно лазеры и лазерное оборудование:

- твердотельные полупроводниковые лазеры

- газовые лазеры

- химические лазеры

- практическое применение в промышленности, науке и в быту газовых, твердотельных и химических лазеров.


Лазеры. Лазерное оборудование






СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+газовый -лазер".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "лазер" будут найдены слова "лазеры", "лазерный" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("лазер!").



Рейтинг@Mail.ru