Твердотельный лазер

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Белорусский государственный университет(72) Авторы Жуковский Виктор Владимирович Манак Иван Степанович Леоненя Максим Сергеевич(73) Патентообладатель Белорусский государственный университет(57) Твердотельный лазер, содержащий активный элемент, выполненный в виде плоскопараллельной пластины с плоскими боковыми и торцевыми гранями, и трехзеркальный резонатор, образованный двумя противолежащими боковыми гранями этой пластины,имеющими высокоотражающее для излучения генерации покрытие и наклоненными друг к другу под углом , и частично пропускающим лазерное излучение выходным зеркалом,являющимся выносным и расположенным со стороны прозрачной для генерируемого излучения грани, наклоненной под угломк одной из граней с высокоотражающим покрытием, и установленным так, что отраженный от него луч падает под прямым углом на эту грань, причем между выходным зеркалом, частично пропускающим лазерное излучение, и указанной гранью введен оптический элемент, управляющий спектральными, временными или энергетическими характеристиками лазерного излучения, отличающийся тем, что одна из плоскопараллельных граней активного элемента выполнена с высокоотражающим покрытием на длине волны излучения накачки, подводимого через противоположную прозрачную для этого излучения плоскопараллельную грань. 70292011.02.28 Полезная модель относится к области квантовой электроники и лазерной физики и может найти свое применение при разработке твердотельных лазеров, в научных исследованиях, в медицине и технике. Известен твердотельный лазер, содержащий активный элемент, выполненный в виде плоскопараллельной пластины с плоскими боковыми и торцевыми гранями, и трехзеркальный резонатор, образованный двумя противолежащими боковыми гранями этой пластины, имеющими высокоотражающие для излучения генерации покрытия и наклоненными под угломдруг к другу, и выходным зеркалом, частично пропускающим лазерное излучение, расположенным под угломк одной из граней с высокоотражающим покрытием 1. Основным недостатком данного лазера является невозможность управления высокоэффективными внутрирезонаторными методами спектральными, временными и энергетическими характеристиками его излучения и использования высокочувствительных методов внутрирезонаторной лазерной спектроскопии диагностики вещества из-за выполнения всех трех зеркал резонатора на гранях активного элемента, что существенно ограничивает области его применения. Наиболее близким по технической сущности к заявленной полезной модели является твердотельный лазер, содержащий активный элемент, выполненный в виде плоскопараллельной пластины с плоскими боковыми и торцевыми гранями, и трехзеркальный резонатор, образованный двумя противолежащими боковыми гранями этой пластины,имеющими высокоотражающее для излучения генерации покрытие и наклоненными друг к другу под углом , и частично пропускающим лазерное излучение выходным зеркалом,являющимся выносным и расположенным со стороны прозрачной для генерируемого излучения грани, наклоненной под угломк одной из граней с высокоотражающим покрытием, и установленным так, что отраженный от него луч падает под прямым углом на эту грань, причем между выходным зеркалом, частично пропускающим лазерное излучение, и указанной гранью введен оптический элемент, управляющий спектральными, временными или энергетическими характеристиками лазерного излучения, а в качестве управляющих оптических элементов могут использоваться различные типы модуляторов добротности резонатора, диспергирующие элементы, преобразователи частоты лазерного излучения 2. Недостатками такого лазера являются низкая эффективность и неоднородность излучения накачки в направлении, перпендикулярном плоскопараллельным граням активного элемента лазера, особенно в случае малых толщин активной среды и ее низких коэффициентов поглощения излучения накачки. Задачей предлагаемой полезной модели является создание твердотельного лазера,обеспечивающего повышение эффективности использования излучения накачки и его однородности в активном элементе. Поставленная задача решается тем, что создан твердотельный лазер, содержащий активный элемент, выполненный в виде плоскопараллельной пластины с плоскими боковыми и торцевыми гранями, и трехзеркальный резонатор, образованный двумя противолежащими боковыми гранями этой пластины, имеющими высокоотражающее для излучения генерации покрытие и наклоненными друг к другу под углом , и частично пропускающим лазерное излучение выходным зеркалом, являющимся выносным и расположенным со стороны прозрачной для генерируемого излучения грани, наклоненной под угломк одной из граней с высокоотражающим покрытием, и установленным так, что отраженный от него луч падает под прямым углом на эту грань, причем между выходным зеркалом, частично пропускающим лазерное излучение, и указанной гранью введен оптический элемент, управляющий спектральными, временными или энергетическими характеристиками лазерного излучения. 2 70292011.02.28 Новым, по мнению авторов, является то, что одна из плоскопараллельных граней активного элемента выполнена с высокоотражающим покрытием на длине волны излучения накачки, подводимого через противоположную прозрачную для этого излучения плоскопараллельную грань. Сущность изобретения поясняется фигурой, где 1 - твердотельный активный элемент,резонатор образован гранямиис высокоотражающим покрытием для излучения генерации, наклоненными друг к другу под углом , и выносным зеркалом 3, имеющим покрытие с заданным коэффициентом пропускания генерируемого излучения, установленным так, что отраженный от него луч, пройдя управляющий элемент 2, попадает на граньнормально. Граньвыполнена с высокоотражающим на длине волны излучения накачки покрытием. Оптическая накачка (например, с помощью лазерных или светодиодов) осуществляется через грань . Устройство работает следующим образом. Через прозрачную граньв активный элемент вводят излучение источника накачки. Излучение накачки возбуждает примесные ионы (активаторы), введенные в основную матрицу активного элемента, и возникает генерация когерентного электромагнитного излучения на вынужденных переходах этих ионов. Часть излучения накачки, достигшая грани , отражается от нее и вторично поглощается ионами активатора, что повышает инверсную заселенность энергетических уровней. Начиная от выходного зеркала 3 световой луч распространяется попеременно, отражаясь от каждого из боковых зеркал на граняхи(с уменьшением угла падения после каждой пары отражений на 2) и усиливаясь за счет вынужденного испускания при его распространении через активный элемент. Послеотражений (- число отраже ний за половину обхода резонатора) угол падения этого излучения на граньстановится равным нулю, происходит его обратное отражение и самовоспроизведение всего пути распространения вплоть до исходной точки на выходном зеркале 3. Варьируя углыи ,можно изменять число проходов , тем самым можно получить полную длинупути одного прохода луча по такому резонатору, намного превышающую его рабочую длину . При достаточно малых величинахмогут быть реализованы значения(210), что приводит к более полному использованию энергии, накопленной внутри твердотельного активного элемента, и повышению компактности лазерного устройства, а также позволяет использовать твердотельные активные вещества с малыми коэффициентами усиления и интенсивностью насыщения. В предложенной конструкции лазера реализуется возможность повышения эффективности использования излучения накачки и не требуются дополнительные источники накачки со стороны грани , что упрощает конструкцию предлагаемого лазера. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3