Твердотельный лазерный усилитель с отражателем излучения накачки

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ ТВЕРДОТЕЛЬНЫЙ ЛАЗЕРНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ С ОТРАЖАТЕЛЕМ ИЗЛУЧЕНИЯ НАКАЧКИ(71) Заявитель Белорусский государственный университет(72) Авторы Жуковский Виктор Владимирович Кугейко Михаил Михайлович(73) Патентообладатель Белорусский государственный университет(57) Твердотельный лазерный усилитель с отражателем излучения накачки, содержащий активный элемент, выполненный в виде плоскопараллельной пластины с плоскими боковыми и торцевыми гранями, две противолежащие боковые грани этой пластины наклонены под угломдруг к другу и имеют высокоотражающие для лазерного излучения покрытия, а часть поверхности одной из граней активного элемента с высокоотражающим покрытием и поверхность грани, расположенной под угломк одной из граней с высокоотражающим покрытием, выполнены прозрачными для лазерного излучения, отличающийся тем, что одна из плоскопараллельных граней активного элемента усилителя выполнена с покрытием, прозрачным на длине волны 0 усиливаемого лазерного излучения и высокоотражающим на длине волны н излучения источника накачки, вводимого в усилитель через противоположную прозрачную грань для излучения на длинах волн 0 и н. 97492013.12.30 Полезная модель относится к области квантовой электроники и лазерной физики и может найти применение при разработке твердотельных лазеров для решения ряда задач в научных исследованиях, медицине, экологии и различных областях промышленности. Известен твердотельный усилитель мощности лазерного излучения с планарной конфигурацией активного элемента 1, позволяющей повысить однородность возбуждения всего объема активного вещества и улучшить условия охлаждения активного элемента. Это, а также использование зигзагообразного хода излучения в усилителе позволяет уменьшить влияние термооптических эффектов в активной среде на качество пучка усиленного лазерного излучения. Основным недостатком данного усилителя является ограничение его компактности,поскольку отношение /(здесь- длина пути прохода усиливаемого лазерного излучения в активном элементе с длинойи показателем преломления ). Наиболее близким по технической сущности к заявленной полезной модели является твердотельный усилитель лазерного излучения, содержащий активный элемент, выполненный в виде плоскопараллельной пластины с плоскими боковыми и торцевыми гранями, две противолежащие боковые грани этой пластины наклонены под угломдруг к другу и имеют высокоотражающие для лазерного излучения покрытия, а часть поверхности одной из граней активного элемента с высокоотражающим покрытием и поверхность грани, расположенной под угломк одной из граней с высокоотражающим покрытием,выполнены прозрачными для лазерного излучения 2. Недостатки такого усилителя обусловлены тем, что по мере уменьшения коэффициента резонансного поглощенияили толщиныактивного элемента существенно снижается эффективность использования излучения накачки, вводимого в усилитель ортогонально плоскопараллельным граням, а при повышении величиниливозрастает неоднородность распределения излучения накачки в направлении его распространения в активном элементе. Задачей предлагаемой полезной модели является создание компактного твердотельного лазерного усилителя с отражателем излучения накачки, обеспечивающего повышение эффективности использования излучения накачки и его однородности в активном элементе. Поставленная задача решается тем, что твердотельный лазерный усилитель с отражателем излучения накачки, содержащий активный элемент, выполненный в виде плоскопараллельной пластины с плоскими боковыми и торцевыми гранями, две противолежащие боковые грани этой пластины наклоны под угломдруг к другу и имеют высокоотражающие для лазерного излучения покрытия, а часть поверхности одной из граней активного элемента с высокоотражающим покрытием и поверхность грани, расположенной под угломк одной из граней с высокоотражающим покрытием, выполнены прозрачными для лазерного излучения, одна из плоскопараллельных граней активного элемента усилителя выполнена с покрытием, прозрачным на длине волны 0 усиливаемого лазерного излучения и высокоотражающим на длине волны н излучения источника накачки,вводимого в усилитель через противоположную прозрачную грань для излучения на длинах волн 0 и н. Сущность полезной модели поясняется фигурами (фиг. 1 и 2). На этих фигурах представлены два варианта исполнения твердотельного лазерного усилителя с отражателем излучения накачки, отличающиеся направлениями выхода излученияиз усилителя, что обусловлено четностью числа -1 отражений усиливаемого излучения от высокоотражающих покрытий на гранях усилителя (3 на фиг. 1 и 2 на фиг. 2). На поверхностях 114 и 6798 (фиг. 1), а также 1254 и 618 (фиг. 2) граней активного элемента 1 усилителя нанесены высокоотражающие покрытия на длине волны 0 усиливаемого лазерного излучения. Грани 143 прозрачны для входного лазерного излучения с интенсивностью 0, а 251 (фиг. 1) и 791 (фиг. 2) - для усиленного излучения с интенсивностью . Грани 1276 усилителей (фиг. 1 и 2) выполнены с покрытием,2 97492013.12.30 высокоотражающим на длине волны н излучения накачки и прозрачным на длине волны 0 лазерного излучения. Устройство работает следующим образом. Через прозрачную грань 34598 в активный элемент вводят излучение источника накачки. Оно поглощается примесными ионами активатора, введенными в основную матрицу твердотельного активного элемента, что обеспечивает достижение инверсной заселенности их энергетических уровней, при вынужденных переходах между которыми происходит усиление излучения. Часть излучения накачки, достигшая грани 276, отражается от нее и вторично поглощается ионами активатора, что повышает инверсную заселенность их энергетических уровней, а следовательно, эффективность использования излучения накачки и однородность его распределения в активном элементе. Прозрачность плоскопараллельных граней на длине волны 0 способствует уменьшению радиации шума в активном элементе усилителя. Начиная от грани 143 усиливаемое лазерное излучение 0 распространяется в активном элементе попеременно отражаясь от высокоотражающих покрытий на его гранях и усиливаясь при вынужденных энергетических переходах активаторов. Послеотражений от зеркальных покрытий 114 и 6798 (фиг. 1), а также 1254 и 618 (фиг. 2), падение этого излучения на прозрачные грани а 251 (фиг. 1) и 79 (фиг. 2) близко к нормальному и происходит его выход из усилителя. Варьируя углыи , можно изменять число отраженийи тем самым получить длинупути прохода излучения в активном элементе усилителя, намного превышающую его рабочую длину . В предложенной конструкции обеспечивается достаточно эффективное использование энергии накачки, накопленной в активном элементе усилителя, его компактность, а также возможность использования твердотельных активных веществ с малыми коэффициентами усиления и интенсивностью насыщения, при этом не требуются источники излучения накачки со стороны грани 276, что упрощает конструкцию усилителя. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3