ЛАЗЕРНОЕ ГЕНЕРАЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО ОДНОМОДОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

ЛАЗЕРНОЕ ГЕНЕРАЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО ОДНОМОДОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ


RU (11) 2038666 (13) C1

(51) 6 H01S3/11 

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

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

(21) Заявка: 92007410/25 
(22) Дата подачи заявки: 1992.11.20 
(45) Опубликовано: 1995.06.27 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: 1. Басиев Т.Т. и др. Трехкаскадный усилитель одномодового излучения ИАГ: Nd - лазера с пассивным затвором на кристалле LiF:F(2)(-). Квантовая электроника/ 1991, т.18, N 7, с.822-824. 2. Басиев Т.Т. и др. Модуляция добротности ИАГ Nd - лазера с линейным трехзеркальным резонатором кристаллами LiF:F(2)(- ). "Квантовая электроника", 1992, т.19, N 8, с.772-773. 
(71) Заявитель(и): Ковровский технологический институт 
(72) Автор(ы): Басиев Т.Т.; Кравец А.Н.; Федин А.В. 
(73) Патентообладатель(и): Ковровский технологический институт 

(54) ЛАЗЕРНОЕ ГЕНЕРАЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО ОДНОМОДОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ 

Использование: квантовая электроника, а именно неодимсодержащие твердотельные технологические лазеры с пассивной модуляцией добротности. Сущность изобретения: устройство содержит закрепленные неподвижно на основании по ходу светового пучка глухое зеркало, пассивный лазерный затвор на кристалле LiF:F-2 , пропускающее концевое зеркало, два активных элемента и пропускающее выходное зеркало. 1 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к квантовой электронике, а именно к неодимсодержащим твердотельным технологическим лазерам с пассивной модуляцией добротности резонатора, и может быть использовано для получения одномодового импульсно-периодического режима генерации с высокой пространственной яркостью излучения, обладающего большой длиной когерентности и малой расходимостью.

Известен трехкаскадный усилитель одномодового излучения ИАГ Nd-лазера, задающий генератор которого состоит из активного элемента (АЭ) и пассивного лазерного затвора (ПЛЗ) на кристалле LiF F2-, расположенных в линейном неустойчивом резонаторе между глухим и пропускающим выходным зеркалами [1] Реализация одномодового режима генерации с гауссовым профилем распределения интенсивности достигается тем, что радиус кривизны глухого зеркала и его расположение в резонаторе выбраны из условия соответствия диаметра пятна нулевой моды и диаметра активного элемента.

Недостатками данного устройства являются ограничение мощности выходного излучения и его пространственной яркости вследствие низкой эффективности модуляции ПЛЗ.

Известно также лазерное генерационное устройство одномодового излучения [2] в котором установлены дополнительные пропускающие зеркала после конечного каскада усилителя и между промежуточными каскадами. При этом задающий генератор состоит из последовательно расположенных выпуклого глухого зеркала, АЭ, ПЛЗ на кристалле LiF F2- и плоского выходного зеркала. Связанный с задающим генератором резонатор образован выходным зеркалом задающего генератора и выпуклым полупрозрачным зеркалом, между которыми последовательно установлены три квантрона.

Недостатком этого устройства является малый ресурс работы ПЛЗ при высокой мощности накачки активных элементов, что обусловлено чрезмерными оптическими и тепловыми нагрузками на ПЛЗ.

Другой недостаток состоит в невозможности использования данного устройства при импульсно-периодической накачке АЭ с высокой средней мощностью излучения. Этот недостаток обусловлен ограниченной тепловой и оптической стойкостью ПЛЗ с высокой средней мощностью излучения. Этот недостаток обусловлен ограниченной тепловой и оптической стойкостью ПЛЗ на кристалле LiF F2-.

Техническая задача изобретения увеличение мощности одномодового модулированного излучения и ресурса работы ПЛЗ на кристалле LiF F2-как при непреpывной, так и импульсно-периодической накачке АЭ.

Техническая задача достигается тем, что пассивный лазерный затвор на кристалле LiF F2- расположен между глухим и концевым зеркалами, а активные элементы расположены последовательно по ходу светового пучка между концевым и выходным пропускающими зеркалами.

Отличие предлагаемого устройства от прототипа является то, что ПЛЗ расположен не между АЭ и выходным зеркалом задающего генератора, а между глухим и концевым зеркалами, при этом активные элементы расположены последовательно по ходу светового пучка между концевым и выходным пропускающими зеркалами.

Предлагаемое лазерное устройство одномодового излучения может быть изготовлено на базе серийно выпускаемых технологических твердотельных лазеров с непрерывной накачкой типа ЛТН-103, ЛТН-120 или лазеров типа ЛИТ-100, ЛИТ-500, ЛТИ-130 с импульсно-периодической накачкой.

Основные преимущества предлагаемого устройства по сравнению с прототипом наиболее отчетливо проявляются при использовании импульсно-периодической накачки с высокими пиковой и средней мощностями.

Например, при использовании в предлагаемом устройстве двух квантронов типа К301В с АЭ из ИАГ Nd размером 6,3х100 мм, криптоновых ламп накачки ДНП-6/90, блока питания от лазера ЛТИ-130, позволяющего изменять частоту накачки от 1 до 30 Гц, генерируются цуги импульсов, следующие с частотой накачки. Цуги состоят из эквидистантных импульсов, длительность которых и частоту следования можно изменять в широких пределах путем изменения начального пропускания ПЛЗ, коэффициента отражения пропускающих зеркал и мощности накачки.

Так, при начальном пропускании ПЛЗ То 40% частоте накачки fн 30 Гц, мощности накачки Рн 5 кВт, пропускании концевого и выходного зеркал 1 20% 2 47% средняя мощность лазерного излучения составила Рс 53 Вт, энергия цуга Wц 1,8 Дж, длительность цуга tц 200 мкс, число импульсов в цуге N 143, средняя энергия импульса Wи 12 мДж, длительность tи 50 нс, период их следования Ти 1,4 мкс, максимальная пиковая мощность излучения достигала Рп 250 кВт. Среднюю мощность лазерного излучения измеряли с помощью калориметрического прибора ТПИ-2М и цифрового вольтметра Ф-283 с погрешностью 5% Импульсы излучения регистрировали с помощью лавинного фотодиода ЛФД-2А на запоминающем осциллографе С8-14. Длина когерентности модулированного лазерного излучения, измеренная с помощью интерферометра Майкельсона, составила 14 см, что соответствует ширине спектра генерации 7 пм. Расходимость лазерного излучения по уровню 0,5 составила 1 мрад, т.е. в 15 раз меньше, чем у базового лазера ЛТИ-130.

Применение предлагаемого устройства позволяет в 1,5-2 раза увеличить среднюю и пиковую мощности лазерного излучения и в 2-3 раза ресурс работы ПЛЗ по сравнению с прототипом при одинаковом числе используемых квантронов. Это обусловлено тем, что в предлагаемом устройстве, в отличие от прототипа, через ПЛЗ проходит незначительная часть лазерного излучения, необходимая только для его периодического самопросветления, что сопровождается малыми потерями энергии в первом плече резонатора с ПЛЗ. В то же время в другом плече резонатора, где расположены активные элементы, развивается высокая мощность генерации, что определяет более высокий КПД лазера.

Одномодовый режим генерации в предлагаемом устройстве обеспечивается за счет неустойчивого линейного резонатора с выпуклым концевым и выходным пропускающими зеркалами, что позволяет выделить основную поперечную моду и уменьшить расходимость лазерного излучения. Использование дополнительного пропускающего концевого зеркала в резонаторе лазера позволяет проводить эффективную селекцию продольных мод, что сопровождается увеличением длины когерентности лазерного излучения в 1,5 и более раз по сравнению с пpототипом.

На чертеже приведена оптическая схема предлагаемого лазерного генерационного устройства одномодового излучения.

Устройство содержит закрепленные неподвижно на основании по ходу светового пучка глухое зеркало 1, пассивный лазерный затвор 2 на кристалле LiF F2-, пропускающее концевое зеркало 3, активные элементы 4 и 5, выходное пропускающее зеркало 6.

Устройство работает следующим образом.

Лазерное излучение, возникающее при оптической накачке активных элементов 4, 5 лампами накачки, частично проходит через пропускающее концевое зеркало 3, ПЛЗ 2 и отражается от глухого зеркала 1. Вследствие периодического самопросветления кристалла LiF F2- возникает затpавочный импульс излучения, длительность которого определяется временем релаксации возбужденного состояния рабочих F2- центров. Этот импульс проходит через пропускающее зеркало 3 и активные элементы 4, 5, усиливаясь после многократного отражения между зеркалами 3 и 6. Возникающее таким образом мощное модулированное лазерное излучение выводится через пропускающее выходное зеркало 6.

Выделение основной поперечной моды осуществляется путем перемещения зеркал 3 и 6 вдоль оптической оси резонатора так, чтобы диаметр пятна нулевой моды равнялся диаметру активного элемента, что обуславливает лучшее заполнение активных элементов и, как результат, большой энергосъем и КПД лазера. При этом на люминесцентном экране, расположенном на выходе лазерного устройства, наблюдают с помощью объектива одномодовую структуру излучения с гауссовым профилем распределения интенсивности. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



ЛАЗЕРНОЕ ГЕНЕРАЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО ОДНОМОДОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ, содержащее один или более активных элементов и пассивный лазерный затвор на кристалле LiF:F-2, расположенные в линейном трехзеркальном неустойчивом резонаторе, отличающееся тем, что пассивный лазерный затвор расположен между глухим и концевым зеркалами резонатора, а активные элементы расположены последовательно по ходу светового пучка между концевым и выходным пропускающими зеркалами.


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