Твердотельный zigzag лазер с четырехзеркальным резонатором

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Белорусский государственный университет(72) Авторы Жуковский Виктор Владимирович Кугейко Михаил Михайлович Бизюк Елена Вацлавовна(73) Патентообладатель Белорусский государственный университет(57) Твердотельныйлазер с четырехзеркальным резонатором, содержащий активный элемент, выполненный в виде плоскопараллельной пластины с плоскими боковыми и торцевыми гранями, и четырехзеркальный резонатор, образованный двумя противолежащими боковыми гранями этой пластины, наклоненными под угломдруг к другу и имеющими высокоотражающие для лазерного излучения покрытия, при этом часть поверхности одной из них прозрачна для этого излучения, гранью с высокоотражающим излучение покрытием, наклоненной под угломк одной из этих граней, и выносным зеркалом, частично пропускающим лазерное излучение, расположенным со стороны прозрачной части поверхности боковой грани, отличающийся тем, что одна из плоскопараллельных боковых граней активного элемента лазера выполнена с покрытием, прозрачным на длине волны 0 лазерного излучения и высокоотражающим на длине волны н излучения источника накачки, вводимого в активный элемент через противоположную прозрачную грань для излучения на длинах волн 0 и н. 99192014.02.28 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 твердотельныйлазер с пленарной 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, распространяющегося практически ортогонально направлению накачки, позволяет усреднить влияние термооптических эффектов в активном элементе на качество пучка лазерного излучения. Основным недостатком данного лазера является ограничение его компактности, поскольку отношение /(здесь- длина пути одного прохода лазерного излучения в активном элементе с длинойи показателем преломления ). Наиболее близким по технической сущности к заявленной полезной модели является твердотельныйлазер, содержащий активный элемент, выполненный в виде плоскопараллельной пластины с плоскими боковыми и торцевыми гранями, и четырехзеркальный резонатор, образованный двумя противолежащими боковыми гранями этой пластины,наклоненными под угломдруг к другу и имеющими высокоотражающие для лазерного излучения покрытия, при этом часть поверхности одной из них прозрачна для этого излучения, гранью с высокоотражающим излучение покрытием, наклоненной под угломк одной из этих граней, и выносным зеркалом, частично пропускающим лазерное излучение, расположенным со стороны прозрачной части поверхности боковой грани 2. Недостатки такого лазера обусловлены тем, что по мере уменьшения коэффициента резонансного поглощенияили толщиныактивного элемента существенно снижается эффективность использования излучения накачки, вводимого в активный элемент лазера ортогонально плоскопараллельным граням, а при повышении величиниливозрастает неоднородность распределения излучения накачки в активном элементе. Задачей предлагаемой полезной модели является создание компактного твердотельноголазера с четырехзеркальным резонатором, обеспечивающего повышение эффективности использования излучения накачки и его однородности в активном элементе. Поставленная задача решается тем, что в твердотельномлазере с четырехзеркальным резонатором, содержащем активный элемент, выполненный в виде плоскопараллельной пластины с плоскими боковыми и торцевыми гранями, и четырехзеркальный резонатор, образованный двумя противолежащими боковыми гранями этой пластины, наклоненными под угломдруг к другу и имеющими высокоотражающие для лазерного излучения покрытия, при этом часть поверхности одной из них прозрачна для этого излучения, гранью с высокоотражающим излучение покрытием, наклоненной под угломк одной из этих граней, и выносным зеркалом, частично пропускающим лазерное излучение, расположенным со стороны прозрачной части поверхности боковой грани, одна из плоскопараллельных боковых граней активного элемента лазера выполнена с покрытием,прозрачным на длине волны 0 лазерного излучения и высокоотражающим на длине волны н излучения источника накачки, вводимого в активный элемент через противоположную прозрачную грань для излучения на длинах волн 0 и н. Сущность полезной модели поясняется фиг. 1 и 2. На этих фигурах представлены два варианта исполнения твердотельного лазера с отражателем излучения накачки, отличающиеся направлениями выхода излучения из лазера, что обусловлено четностью числа-1 отражений лазерного излучения от высокоотражающих покрытий на боковых гранях активного элемента 1, наклоненных под угломдруг к другу (3 на фиг. 1 и 2 на фиг. 2). На поверхностях 143 (фиг. 1 и 2), 14 и 6789 (фиг. 1), а также 1254 и 619(фиг. 2) граней активного элемента 1 лазера нанесены высокоотражающие покрытия на длине волны лазерного излучения. Поверхности 251 (фиг. 1) и 781 (фиг. 2) граней 2 99192014.02.28 прозрачны для лазерного излучения. Резонатор образован высокоотражающими покрытиями на трех гранях активного элемента 1 и выносным зеркалом 2, имеющим покрытие с заданным коэффициентом пропускания генерируемого излучения. Грани 1276 лазеров(фиг. 1 и 2) выполнены с покрытием, высокоотражающим на длине волны н излучения накачки и прозрачным на длине волны 0 лазерного излучения. Устройство работает следующим образом. Через прозрачную грань 34589 в активный элемент вводят излучение источника накачки. Оно поглощается примесными ионами(активаторами), введенными в основную матрицу активного элемента, что обеспечивает достижение инверсной заселенности их энергетических уровней, при вынужденных переходах между которыми возникает генерация когерентного электромагнитного 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 лазера. Начиная от грани 143, излучение с длиной волны 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 6789 (фиг. 1), а также 1254 и 619 (фиг. 2) падение этого излучения на прозрачные грани 251 (фиг. 1), 781 (фиг. 2) и выносное зеркало 2 близко к нормальному, и через зеркало 2 происходит его выход из резонатора. Варьируя углыи , можно изменить число отраженийи получить полную длинупути одного прохода излучения в активном элементе лазера, намного превышающую его рабочую длину . Поперечное сечениепучка лазерного излучения в плоскости его распространения в активном элементе и на выходе из резонатора определяется выражением 22 ,где- высота твердотельного активного элементаи- углы между гранями с высокоотражающими покрытиями. В предложенной конструкции обеспечивается достаточно полное использование энергии, накопленной в активном элементе лазера, его компактность, при этом не требуются источники излучения накачки со стороны грани 276, что упрощает конструкцию лазера. Фиг. 2 Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3