ЛАЗЕР НА ОСНОВЕ ВЫНУЖДЕННОГО КОМБИНАЦИОННОГО РАССЕЯНИЯ

ЛАЗЕР НА ОСНОВЕ ВЫНУЖДЕННОГО КОМБИНАЦИОННОГО РАССЕЯНИЯ


RU (11) 2012119 (13) C1

(51) 5 H01S3/30 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 07.12.2007 - прекратил действие 

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

(21) Заявка: 5006934/25 
(22) Дата подачи заявки: 1991.08.14 
(45) Опубликовано: 1994.04.30 
(71) Заявитель(и): Научно-исследовательский институт прикладной физики при Иркутском государственном университете 
(72) Автор(ы): Хулугуров В.М.; Иванов Н.А.; Иншаков Д.В.; Олейников Е.А. 
(73) Патентообладатель(и): Научно-исследовательский институт прикладной физики при Иркутском государственном университете 

(54) ЛАЗЕР НА ОСНОВЕ ВЫНУЖДЕННОГО КОМБИНАЦИОННОГО РАССЕЯНИЯ 

Использование: спектроскопия, волоконная оптика, оптическая связь, фотодинамическая терапия, для разделения изотопов. Лазер включает оптический генератор накачки на ионах неодима, ВКР-преобразователь. После ВКР-преобразователя по ходу накачки установлен кристаллический оптический элемент из фторида лития с F-2 -центрами окраски. 1 ил. , 1 табл. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к области квантовой электроники и может быть использовано в спектроскопии, волоконной оптической связи, фотодинамической терапии, для разделения изотопов.

Известен лазер на основе кристаллического ВКР-преобразователя нитрата бария, Ba(NO3)2, накачиваемого сфокусированной второй гармоникой неодимового лазера на алюмоиттриевом гранате с длиной волны накачки 532 нм, затравочный стоксов пучок усиливается на кристалле нитрата бария, который устанавливается после ВКР-преобразователя по ходу [1] .

Известны также лазеры на основе ВКР в газах, например водороде или жидком азоте [2] . Получение высокой эффективности преобразования требует фокусировки пучков накачки и хотя при фокусировке не происходит разрушения ВКР-преобразователя, ВКР-лазеры на сжатых газах и криогенных жидкостях имеют сложное техническое устройство и большие габариты.

Кристаллические ВКР-лазеры и усилители на основе ВКР при малых интенсивностях накачки имеют очень низкую эффективность преобразования, а в сфокусированных пучках происходит их разрушение.

Прототипом является лазер на основе кристаллического ВКР-преобразователя Ba(NO3)2, накачиваемый первой гармоникой лазера на F2--центрах окраски [3] .

Недостаток его состоит в том, что для получения высокой эффективности преобразования энергии накачки в энергию ВКР преобразуются световые потоки возбуждения с плотностью мощности, достигающей порога разрушения вещества ВКР-преобразователя (несколько Гигаватт на 1 см2). Получение таких интенсивностей требует фокусировки пучков.

В реально достигаемых несфокусированных пучках неодимовых лазеров плотность мощности достигает нескольких десятков Мегаватт на см2. При этом эффективность преобразования накачки в ВКР составляет менее одного процента.

Цель изобретения - повышение эффективности преобразования энергии накачки в энергию первой стоксовой частоты.

Поставленная цель достигается тем, что лазер, включающий оптический генератор накачки на ионах неодима, ВКР-преобразователь, дополнительно содержит кристаллический оптический элемент из фторида лития с F2- -центрами окраски.

Полоса усиления F2- -центров окраски в LiF занимает спектральную область 1,1-1,25 мкм, а полосы поглощения - область 0,85-1,15 мкм так, что все неодимовые лазеры (стекло, алюминат иттрия, алюмоиттриевый гранат) эффективно возбуждают F2- -центры окраски. Плотность мощности насыщения перехода F2- -центров составляет 50-60 мВт/см2. В полосу усиления F2- -центров при возбуждении неодимовыми лазерами попадают первые стоксовы компоненты ряда ВКР-преобразователей, которые приведены в таблице.

Характерно, что возбуждение LiF и ВКР-преобразователя осуществляется излучением одной и той же длины волны.

В кристалле с центрами окраски происходит усиление практически спонтанного комбинационного рассеяния до величины возникновения эффективного ВКР.

На чертеже показана схема лазера на основе ВКР, где 1 - лазер на ионах неодима, 2 - ВКР-преобразователь, 3 - кристалл фторида лития с F2- -центрами окраски, 4 - измеритель энергии ИМО-2.

Лазер работает следующим образом. Накачка ВКР-преобразователя Ba(NO3)2 осуществляется неодимовым лазером 1 на алюмоиттриевом гранате с длиной волны излучения 1,064 мкм, энергией импульса 60 мДж и длительностью 10 нс. Активный элемент лазера накачки имеет размеры 6,3 х 90. Энергия излучения измеряется измерителем энергии ИМО-2.

Кристалл Ba(NO3)2 имеет размеры 1 х 1 х 7 см. После ВКР-преобразователя устанавливается кристалл LiF(F2-). Перед измерителем энергии можно установить интерференционное зеркало, отсекающее излучение с длиной волны 1,064 мкм и пропускающее излучение с длиной волны 1,197 мкм. Измеряется энергия импульса накачки и энергия импульса излучения ВКР без кристалла LiF и с ним. Отношение энергии импульса ВКР к энергии импульса накачки выражает эффективность преобразования: Эффективность преобразования без LiF 0,01 Эффективность преобразования с LiF 0,35.

Таким образом, эффективность ВКР увеличивается в 35 раз. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



ЛАЗЕР НА ОСНОВЕ ВЫНУЖДЕННОГО КОМБИНАЦИОННОГО РАССЕЯНИЯ(ВКР), включающий оптический генератор накачки на ионах неодима, ВКР-преобразователь, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности преобразования энергии накачки в энергию первой стоксовой частоты, он дополнительно содержит кристаллический оптический элемент из фторида лития с F2- -центрами окраски, установленный после ВКР-преобразователя по ходу накачки.