Скачать PDF файл.

Текст

Смотреть все

(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) 1. Твердотельный лазер, содержащий активный элемент в форме призмы и резонатор тремя высокоотражающими зеркалами которого являются плоские боковые грани активного элемента, выполненного в виде трехгранной призмы, усеченной непараллельно основанию, причем плоскость непараллельного сечения расположена под угломк ребру призмы, образованному двумя боковыми гранями, расположенными под углом 90 друг к другу и к основанию призмы, и составляющему уголс третьей боковой гранью, при этом поперечные сечения активного элемента имеют вид равнобедренных прямоугольных треугольников с плавно изменяющимися длинами сторон вдоль ребра призмы, расположенного перпендикулярно основанию, причем длина прохода луча по резонатору зависит от углови , отношение которых / - целое число, боковые грани призмы выполнены с покрытием с высоким коэффициентом отражения на частоте генерации лазера и с высоким коэффициентом пропускания излучения накачки, отличающийся тем, что плоскость непараллельного сечения, расположенная под угломк ребру призмы выполнена прозрачной для генерируемого излучения, а полупрозрачное выходное зеркало выполнено выносным и установлено со стороны этой плоскости так, чтобы отраженный от него луч падал на нее под прямым углом, а между выносным зеркалом и этой плоскостью установлен оптический элемент для управления спектральными, временными и/или энергетическими характеристиками лазерного излучения. 2. Лазер по п. 1, отличающийся тем, что оптический элемент выполнен в виде активного или пассивного модулятора добротности резонатора. 3. Лазер по п. 1, отличающийся тем, что оптический элемент выполнен в виде диспергирующего элемента. 4. Лазер по п. 1, отличающийся тем, что оптический элемент выполнен в виде преобразователя частоты лазерного излучения. Предлагаемая полезная модель лазера относится к области квантовой электроники и лазерной физики и может найти применение при разработке твердотельных лазеров, в научных исследованиях, технике, медицине и т.д. Известен твердотельный лазер 1, который состоит из двух зеркал с помещенным между ними твердотельным активным элементом, имеющим планарную конфигурацию, что позволяет повысить однородность возбуждения всего объема активного вещества и улучшить условия его охлаждения. Это, а также использование хода луча в активном элементе, в котором лазерное излучение распространяется практически ортогонально направлению накачки, позволяет существенно уменьшить влияние термооптических эффектов в активной среде на качество пучка излучения. Недостатками данного устройства являются принципиально небольшое превышение длиныпути одного прохода лазерного излучения по твердотельному активному элементу над его длиной , ограничиваемое углом полного внутреннего отражения излучения от его боковых граней, в силу чего устройство недостаточно компактно. Действительно, от ношение, где- показатель преломления материала активного элемента. Известент также твердотельный лазер 2, 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 частично пропускающим лазерное излучение зеркалом, расположенным под угломк одной из граней с высокоотражающим покрытием. Недостатком этого лазера является принципиальная невозможность улучшения качества пучка излучения в плоскости ортогональной плоскости его распространения. Наиболее близким по своей технической сущности к заявляемой полезной модели является твердотельный лазер 3, включающий активный элемент в форме призмы и резонатор, зеркалами которого являются плоские грани активного элемента. Активный элемент выполнен в виде трехгранной призмы, усеченной непараллельно основанию, причем плоскость непараллельного сечения расположена под угломк ребру призмы, образованному двумя боковыми гранями, расположенными под углом 90 друг к другу и к основанию призмы, и составляющему уголс третьей боковой гранью, при этом поперечные сечения активного элемента имеют вид равнобедренных прямоугольных треугольников с плавно изменяющимися длинами сторон вдоль ребра призмы, расположенного перпендикулярно основанию, причем длина прохода луча по резонатору зависит от углови , отношение которых / - целое число, боковые грани призмы выполнены с покрытием с высоким коэффициентом отражения на частоте генерации лазера и с высоким коэффициентом пропускания излучения накачки, а плоскость непараллельного сечения выполнена с полупрозрачным для излучения генерации покрытием и является выходным зеркалом лазера. В этой конструкции обеспечивается трехмерный ход пучка излучения в активном элементе и, следовательно, улучшение качества пучка в ортогональных плоскостях. Основными недостатками данного лазера являются невозможность управления высокоэффективными внутрирезонаторными методами спектральными, временными и энергетическими характеристиками его излучения и использования высокочувствительных 2 59662010.02.28 методов внутрирезонаторной лазерной спектроскопии диагностики вещества из-за выполнения всех четырех зеркал резонатора на гранях активного элемента, что существенно ограничивает области его применения. Задачей предлагаемой полезной модели является создание твердотельного лазера,обеспечивающего реализацию высокоэффективных внутрирезонаторных методов управления спектральными, временными и энергетическими характеристиками излучения и методов внутрирезонаторной лазерной спектроскопии диагностики вещества, существенно расширяющего область его применения. Поставленная задача решается тем, что твердотельный лазер, содержащий активный элемент в форме призмы и резонатор, тремя высокоотражающими зеркалами которого являются плоские боковые грани активного элемента, выполненного в виде трехгранной призмы, усеченной непараллельно основанию, причем плоскость непараллельного сечения расположена под угломк ребру призмы, образованному двумя боковыми гранями,расположенными под углом 90 друг к другу и к основанию призмы, и составляющему уголс третьей боковой гранью, при этом поперечные сечения активного элемента имеют вид равнобедренных прямоугольных треугольников с плавно изменяющимися длинами сторон вдоль ребра призмы, расположенного перпендикулярно основанию, причем длина прохода луча по резонатору зависит от углови , отношение которых / - целое число, боковые грани призмы выполнены с покрытием с высоким коэффициентом отражения на частоте генерации лазера и с высоким коэффициентом пропускания излучения накачки, плоскость непараллельного сечения, расположенная под угломк ребру призмы выполнена прозрачной для генерируемого излучения, а полупрозрачное выходное зеркало выполнено выносным и установлено со стороны этой плоскости так, чтобы отраженный от него луч падал на нее под прямым углом, а между выносным зеркалом и этой плоскостью установлен оптический элемент для управления спектральными, временными и/или энергетическими характеристиками лазерного излучения, при этом управляющие оптические элементы выполнены в виде активного или пассивного модулятора добротности резонатора, диспергирующего элемента и/или преобразователя частоты лазерного излучения. Сущность предлагаемой модели поясняется чертежом, где 1 - твердотельный активный элемент в виде усеченной призмы, 2 - оптический элемент для управления спектральными,временными и энергетическими характеристиками лазерного излучения, 3 - выносное зеркало, имеющее покрытие с заданным коэффициентом пропускания генерируемого излучения, установленное так, что отраженный от него луч, пройдя управляющий элемент 2 попадает на граньнормально, и является выходным зеркалом для лазерного излучения. В предлагаемом лазере ,и- боковые,и- торцевые грани активного элемента,- ребро, образованное пересечением гранейи . Торцевая грань, прозрачная для лазерного излучения, наклонена под угломк ребру ,граньперпендикулярна ребру . Грани ,иимеют покрытие с высоким коэффициентом отражения на частоте генерации лазера и высоким коэффициентом пропускания излучения накачки. Граньс ребромобразует угол , при этом отношение углов/ - целое число. Поперечные сечения активного элемента имеют вид равнобедренных прямоугольных треугольников с плавно изменяющимися длинами сторон вдоль длины ребра . На этом же чертеже показан ход одного из лучей в активном элементе, распространяющегося от точки А гранидо точки В грании обратно от точки В до точки А. Оптическая накачка (например, с помощью лазерных диодов) осуществляется через боковые грани или торцевую . Эти же грани используются для эффективного теплоотвода со всего объема активного элемента. Устройство работает следующим образом. Через боковые грани или торцевуюв активный элемент вводят излучение источников накачки, например лазерных диодов. Это излучение создает инверсную населенность уровней энергии примесных ионов (активато 3 59662010.02.28 ров), введенных в основную матрицу активного элемента, и в нем возникает стимулированное когерентное электромагнитное излучение на вынужденных переходах этих ионов. Отражаясь от выходного зеркала 3 и падая на граньпод прямым углом, оно распространяется в активном элементе, попеременно отражаясь от каждой из боковых граней с высокоотражающими покрытиями, усиливаясь за счет вынужденного испускания при распространении в активном элементе. После некоторого числа отражений от граней, которое определяется угламии , угол падения излучения на грань с становится равным нулю, происходит его отражение от этой грани и распространение в активном элементе в обратном направлении до точки А. Затем цикл повторяется. Варьируя углыи, можно изменять число отражений от боковых граней, тем самым можно получить полную длинупути одного прохода луча по активному элементу, намного превышающую его рабочую длинув соответствии с соотношением 1 При достаточно малых величинахмогут быть реализованы значения(210),что приводит к более полному использованию энергии, накопленной внутри твердотельного активного элемента, и повышению компактности лазера, а также позволяет использовать твердотельные активные вещества с малыми коэффициентами усиления и интенсивностью насыщения. В предложенной конструкции лазера может быть реализована вариация в широких пределах временных, спектральных и энергетических характеристик генерируемого излучения. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4

МПК / Метки

МПК: H01S 3/00

Метки: лазер, твердотельный

Код ссылки

<a href="https://by.patents.su/4-u5966-tverdotelnyjj-lazer.html" rel="bookmark" title="База патентов Беларуси">Твердотельный лазер</a>

Похожие патенты