Твердотельный лазер для накачки активной среды

ПОЛЕЗНОЙ з, и МОДЕЛИК 4 в)2005.06.30 АТЕНТУ (51)7( изв 27143 НАЦИОНАЛЬНЫЙ цЕНтР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОИ СОБСТВЕННОСТИ(54) ТВЕРДОТЕЛЬНЫЙ ЛАЗЕР для НАКАЧКИ АКТИВНОЙ СРЕДЫучреждение Институт молекулярной И атомной физики НАНБ (ВУ)(72) Автор Чивель Юрий Александрович(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт молекулярной и атомной физики НАНБ1. Твердотельный лазер для накачки активной среды, содержащий оптически связанные активный элемент, резонатор, модулятор добротности резонатора, источник накачки активного элемента и систему охлаждения отличающийся тем, что активный элемент,резонатор и модулятор добротности резонатора выполнены в виде п прямоугольных сегментов заполняющих круговой цилиндрический слой, причем п - четное число, источник накачки в виде матрицы лазерных диодов размещен по внещней поверхности активного элемента, пассивный модулятор добротности резонатора выполнен в виде пленки и размещен на внутренней поверхности активного элемента, зеркала резонатора нанесены на внешнюю поверхность активного элемента и внешнюю поверхность модулятора, а охлаждающая активный элемент жидкость размещена в зазоре между активным элементом и матрицей лазерных диодов, при этом внешнее зеркало резонатора прозрачно для излучения лазерных диодов.2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что модулятор представляет собой активный электрооптический модулятор добротности и выполнен в виде единого блока с активным элементом, при этом плоскости поляризации излучения отдельных лазерных сегментов параллельны образующей цилиндра.(56) 1. Вуе Ьазегз Торйсз 111 АррПеб Р 11 у 51 с 5/Еб.Р.Р.511 аГег. - Вег 11 п. Зртйпег. 1978. У.1. 2. К 111 ш 1 е бег а 1// Арр 1. Орг. - 7.27. - 1988. - Р. 2666-2668.Полезная Модель относится К области лазерной физики И может быть использована для накачки активных жидких, газовых И твердых сред.Известен твердотельный лазер для накачки активной среды 1, содержащий оптически связанные активный элемент, резонатор, модулятор добротности резонатора и цилиндрическую линзу, систему охлаждения и источник накачки активного элемента. Недостатком этого лазера является невозможность получения высокой степени равномерности и однородности накачки протяженной цилиндрической активной среды.Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является твердотельный лазер для накачки активной среды 2, содержащий оптически связанные активный элемент, резонатор, модулятор добротности резонатора и аксикон, источник накачки активного элемента и систему охлаждения.Недостатком этого лазера является трудность обеспечения высокой степени равномерности и однородности накачки протяженной цилиндрической кюветы с активной средой.Задачей заявляемой модели является получение протяженной цилиндрической сходящейся волны импульсного лазерного излучения и тем самым высокой степени равномерности и однородности накачки, при небольщих габаритах и стоимости создания и эксплуатации лазера.Для рещения поставленной задачи предлагается твердотельный лазер, содержащий оптически связанные активный элемент, резонатор, модулятор добротности резонатора,источник накачки активного элемента и систему охлаждения.Новым, по мнению автора, является то, что активный элемент, резонатор и модулятор добротности резонатора выполнены в виде п прямоугольных сегментов, заполняющих круговой цилиндрический слой, причем п - четное число, источник накачки в виде матриць 1 лазерных диодов размещен по внещней поверхности активного элемента, пассивный модулятор добротности резонатора выполнен в виде пленки и размещен на внутренней поверхности активного элемента, зеркала резонатора нанесены на внещнюю поверхность активного элемента и внещнюю поверхность модулятора, а охлаждающая активный элемент жидкость размещена в зазоре между активным элементом и матрицей лазерных диодов, при этом внещнее зеркало резонатора прозрачно для излучения лазерных диодов.Новым, по мнению автора, является то, что модулятор представляет собой активный электрооптический модулятор добротности и выполнен в виде единого блока с активным элементом, при этом плоскости поляризации излучения отдельных лазерных сегментов параллельны образующей цилиндра.Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором представлен общий вид предлагаемого устройства.Твердотельный лазер содержит активный элемент 1 в виде п прямоугольных сегментов, заполняющих круговой цилиндрический слой, причем п - четное число, на внещней поверхности которого расположена матрица лазерных диодов накачки 2. Их разделяет щелевой зазор 3, в котором прокачивается охлаждающая активный элемент жидкость. На внутренней поверхности цилиндрического слоя располагается пассивный модулятор добротности резонатора 4. Диэлектрические зеркала резонатора наносятся на внещнюю 5(100 отражение на длине волны лазерного излучения и 100 пропускание излучения накачки) и внутреннюю 6 (-10-20 отражение на длине волны лазерного излучения) поверхности сегментов цилиндрического слоя. Внешние зеркала каждой пары противолежащих относительно оси цилиндра сегментов образуют концентрический резонатор. Толщина активного элемента зависит от коэффициента поглощения излучения накачки и для активного элемента из Ыб-51 О 2 и излучения накачки с Ж 0,8 мкм составит -20 мм.Лазер работает следующим образом. Импульс излучения диодов 2 накачки длительностью -200 мкс создает инверсную населенность в объеме активного элемента 1. На линейном этапе развития генерации длительностью несколько микросекунд, в течение которогомошность излучения в п концентрических резонаторах медленно нарастает, начиная со спонтанного шума, происходит формирование пространственной и спектральной структуры излучения. Из пространственных мод в каждом из п резонаторов наиболее высокую добротность имеет мода с перетяжкой на оси цилиндра, которая и сформируется на этом этапе. При достижении уровня насыщения среды пассивного затвора 4 происходит высвечивание запасенной в активном элементе энергии. Так как добротность резонатора,образованного зеркалами 5 и 6, значительно выше, чем в резонаторе, образованном внешними зеркалами из-за больших потерь в накачиваемой активной среде 7, то генерация развивается в коротком резонаторе, образованном этими зеркалами, и ее длительность определяется длиной резонатора и может составить единицы наносекунд.Распределение интенсивности накачки по радиусу в накачиваемой активной среде 7 будет достаточно равномерным вследствие сильного поглошения и будет описываться выражением (1 (чо/г)ехр-ц(К-г) ехр-ЩК г), где р. - коэффициент поглошения активной среды. Так как активная среда имеет высокий коэффициент поглошения на длине волны генерации твердотельного лазера, то интерференция сходяшейся и расходяшейся от центра волн излучения будет существенна только вблизи оси цилиндра, где распределение интенсивности накачки будет описываться функцией Бесселя нулевого порядка, а вне центральной области распределение интенсивности накачки будет достаточно равномерным.При активной модуляции добротности с помошью электрооптического модулятора добротности 4 импульс управления затвора имеет ступенчатую форму, что обеспечит сходный характер развития генерации, но управляемый и более эффективный.Таким образом, заявляемый твердотельный лазер обеспечивает получение цилиндрической сходяшейся волны импульсного лазерного излучения и тем самым получение вь 1 сокой степени равномерности и ортогональности освечивания цилиндрической активной среды большой протяженности при высокой интенсивности накачки.Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.