Слэб-лазер с диодной накачкой

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт физики имени Б.И.Степанова Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Безъязычная Татьяна Владимировна Богданович Максим Владимирович Енжиевский Алексей Иванович Красковский Андрей Сергеевич Паращук Валентин Владимирович Пожидаев Александр Викторович Рябцев Андрей Геннадьевич Рябцев Геннадий Иванович Тепляшин Леонид Леонидович Титовец Сергей Николаевич Щемелев Максим Анатольевич(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт физики имени Б.И.Степанова Национальной академии наук Беларуси(57) Слэб-лазер с диодной накачкой, состоящий из активного элемента, имеющего две торцевые плоскопараллельные поверхности, две боковые плоскопараллельные поверхности и две противоположные боковые поверхности, помещенного в резонатор, образованный двумя зеркалами, и устройства диодной накачки в виде лазерных диодных линеек, отличающийся тем, что две противоположные боковые поверхности выполнены в форме цилиндрической поверхности, при этом радиус цилиндрической поверхности, расстояние от лазерных диодных линеек до активного элемента и поперечные размеры активного элемента выбраны так, что все излучение лазерных диодных линеек попадает в активный элемент, полностью заполняя его боковые цилиндрические поверхности, которые коллимируют излучение лазерных диодных линеек в пучок с малой расходимостью и поперечным сечением, совпадающим по своим размерам с сечением активного элемента плоскостью, перпендикулярной его боковым плоскопараллельным поверхностям. 47452008.10.30 2..,.,,,.,- . .. 19, 2002. . 1783-1792. Полезная модель относится к области лазерной техники, а более конкретно к твердотельным лазерам с диодной накачкой, и может найти применение при разработке лазеров для медицины, мониторинга атмосферы, в дальнометрии, волоконных системах передачи информации и научных исследованиях. Известен слэб-лазер с боковой накачкой 1, содержащий резонатор, образованный двумя зеркалами, одно из которых полностью, а другое частично отражает лазерное излучение. Для эффективной боковой диодной накачки активного элемента лазера, выполненного в форме параллелепипеда, используется сложная система коллимирования излучения накачки. Недостатком этого лазера является наличие сложной системы коллимирования, которая вносит потери в излучение накачки и соответственно уменьшает КПД, а также значительно усложняет юстировку лазера. Кроме того, устройство лазера сложно технически и недостаточно компактно. Наиболее близким прототипом по технической сущности к заявляемой полезной модели является слэб-лазер с боковой диодной накачкой 2, в котором излучение лазерной диодной накачки на боковую грань активного элемента со скошенным торцом направляется с помощью коллиматора, роль которого выполняет отрезок цилиндрического оптического волокна. Недостатками этого лазера являются сложность юстировки системы накачки из-за наличия коллимирующей оптики и значительные потери излучения накачки на коллимирующей оптике. Задачей полезной модели является создание слэб-лазера с диодной накачкой, обеспечивающего повышение эффективности генерации и улучшение качества пучка лазера за счет однородной накачки активного элемента и уменьшения потерь излучения накачки. Для решения поставленной задачи авторами был создан слэб-лазер с диодной накачкой, состоящий из активного элемента, имеющего две торцевые плоскопараллельные поверхности, две боковые плоскопараллельные поверхности и две противоположные боковые поверхности, выполненные в форме цилиндрической поверхности, помещенного в резонатор, образованный двумя зеркалами, и устройства диодной накачки в виде лазерных диодных линеек. Радиус цилиндрической поверхности активного элемента, расстояние от лазерных диодных линеек до активного элемента и геометрические размеры активного элемента выбраны так, что все излучение лазерных диодных линеек попадает в активный элемент, полностью заполняя его боковые цилиндрические поверхности, которые коллимируют излучение лазерных диодных линеек в пучок с малой расходимостью и поперечным сечением, совпадающим по своим размерам с сечением активного элемента плоскостью, перпендикулярной его боковым плоскопараллельным поверхностям и проходящей через его боковое ребро. Сущность полезной модели поясняется чертежами. На фиг. 1 изображен активный элемент слэб-лазера. На фиг. 2 изображена схема слэб-лазера с диодной накачкой. Предлагаемый слэб-лазер с диодной накачкой состоит из активного элемента 1, имеющего две торцевые плоскопараллельные поверхности 2, две боковые плоскопараллельные поверхности 3 полного внутреннего отражения и две боковые цилиндрические поверхности 4. Активный элемент лазера выполнен из боро-силико-фосфатного стекла, соактивированного ионами эрбия (3 ) и иттербия (3 ). Оптическая накачка активного элемента 1 производится двумя лазерными диодными линейками 5, 6 через его боковые цилиндрические поверхности 4. Длина лазерных диодных линеек равна длине боковой поверхности 2 47452008.10.30 активного элемента. Линейки 5, 6 расположены симметрично по обе стороны от активного элемента таким образом, что центральная ось 7 активного элемента и активный слой диодных линеек лежат в одной плоскости, при этом выходные грани 8 линеек параллельны между собой. Радиус боковой цилиндрической поверхности активного элемента, его размеры и расстояние от каждой лазерной диодной линейки до цилиндрической поверхности активного элемента выбирают таким образом, что излучение диодной лазерной линейки полностью заполняет боковую цилиндрическую поверхность активного элемента и входит в него в виде пучка с минимальной расходимостью в плоскости, перпендикулярной центральной оси активного элемента. Уголмежду боковой и торцевой плоскими поверхностями и длину боковой поверхности активного элемента выбирают таким образом,что излучение генерации слэб-лазера заполняет весь объем активного элемента и на выходе из него распространяется параллельно боковой поверхности. Резонатор лазера состоит из плоского глухого 9 и плоского выходного 10 зеркал. Предлагаемый лазер с диодной накачкой работает следующим образом. Излучение лазерных диодных линеек 5, 6 через боковые цилиндрические поверхности 4 попадает в активный элемент 1, это приводит к созданию инверсной населенности лазерных уровней энергии ионов эрбия. В результате вынужденных переходов между этими уровнями в лазере, резонатор которого образован зеркалами 9, 10, возникает генерация излучения. Благодаря предложенной форме активного элемента и конфигурации накачки осуществляется максимально эффективная и однородная прокачка активного элемента без дополнительной коллимирующей оптики за счет того, что практически все излучение лазерных диодных линеек попадает в активный элемент и боковые цилиндрические поверхности коллимируют излучение лазерных линеек в пучок с малой расходимостью и поперечным сечением, близким к сечению активного элемента плоскостью, перпендикулярной его боковым плоскопараллельным поверхностям и проходящей через боковое ребро активного элемента. Таким образом, использование слэб-лазера с активным элементом в форме фигуры,имеющей две торцевые плоскопараллельные поверхности, две боковые плоскопараллельные поверхности и две боковые цилиндрические поверхности и определенное согласование оптических и геометрических параметров активного элемента и диодных лазерных линеек, позволяет без дополнительных оптических элементов обеспечить эффективную однородную прокачку активного элемента. Эффективная однородная прокачка активного элемента повышает качество пучка лазера и эффективность генерации. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3