CS221579B1

CS221579B1 - Budicí dutina neodymového nebo rubínového laseru

Info

Publication number: CS221579B1
Application number: CS543581A
Authority: CS
Inventors: Frantisek Rohlicek; Jiri Kvapil; Jaroslav Synecek
Original assignee: Frantisek Rohlicek; Jiri Kvapil; Jaroslav Synecek
Priority date: 1981-07-16
Filing date: 1981-07-16
Publication date: 1983-04-29

Abstract

Využívá se při konstrukci budicí dutiny neodymového nebo rubínového laseru tvořené zrcadlem tvaru eliptického válce obsahující budicí výbojku a buď válcový výbrus aktivního materiálu dotovaného ionty neodymu, nebo válcový výbrus rubínu, umíst těné v ohniskových přímkách eliptického válce. Dociluje se reabsorpce nežádoucí části * světla ke zvýšení účinnosti budicího systému. Podstatou vynálezu je vložení selektivního rovinného zrcadla s odrazivostí alespoň 50 % v pásmech vlnových délek 200 nm až 450 nm a 900 nm až 1200 nm u neodymového laseru a v pásmech vlnových délek 200 nm až 350 nm a 650 nm až 1200 nm u rubínového laseru, a to v pásmu o šířce alespoň 100 nm uvnitř těchto intervalů vlnových délek.

Description

Vynález se týká budicí dutiny neodymového nebo rubínového laseru, tvořené zrcadlem tvaru eliptického válce, obsahující budicí výbojku a bud válcový výbrus aktivního materiálu dotovaného ionty neodymu, nebo válcový výbrus rubínu, umístěné v ohniskových přímkách eliptického válce.

Opticky buzené lasery využívají pro buzení aktivního materiálu jako světelného zdroje impulsní xenonovou nebo trvale hořící kryptonovou výbojku. Systém zrcadel nebo difúzně odrážejících ploch, nazývaný budicí dutina laseru, soustřeďuje záření světelného zdroje do aktivního materiálu, který část záření absorbuje a přechází do vybuzeného stavu charakterizovaného inverzí v populaci funkčních kvantových hladin odpovídajících laserovému přechodu. Účinnost přenosu energie ze světelného zdroje do aktivního materiálu závisí jednak na geometrii a kvalitě povrchů budicí dutiny laseru, jednak na stupni přizpůsobení spektra záření výbojky užitečné části absorpčního spektra aktivního materiálu. Energie dodávaná aktivnímu materiálu mimo užitečnou část spektra, tj. tu část, která přímo souvisí vytvářením inverze v populaci funkčních hladin, má obvykle negativní vliv na funkci laseru. Projevuje se nežádoucím oteplováním aktivního materiálu, nebo vyvolává druhotné absorpce, které zhoršují jakost optického resonátoru přídavnými ztrátami. Jsou známy v podstatě čtyři způsoby úpravy spektra záření v budicí dutině laseru:

a) obal výbojky je vytvořen z křemene s příměsí iontů absorbujících ultrafialovou složku záření výbojky,

b) obal výbojky je z vnější strany opatřen selektivním dielektrickým zrcadlem, které odráží nežádoucí část spektra zpět do plazmatu výboje,

c) stěny budicí dutiny typu eliptického válce jsou pokryty selektivním zrcadlem, které propouští nežádoucí část spektra ven z prostoru budicího systému,

d) mezi výbojku a aktivní materiál je vřazen absorpční filtr s vhodnou propustností odpovídající absorpčním pásům aktivního materiálu. Tento filtr bývá bud ve tvaru rovinné desky, nebo ve tvaru trubky obklopující výbrus aktivního materiálu, nebo je tvořen kapalným prostředím vyplňujícím alespoň část prostoru budicí dutiny.

Uvedené způsoby mají své nevýhody, které lze krátce shrnout takto: Jediný způsob, popsaný pod bodem b), využívá nežádoucí části spektra tak, že jeho reabsorpcí plazmatem výboje zvyšuje celkovou účinnost systému. Nanášení selektivních zrcadel přímo na rotační plášť výbojky je technologicky velmi obtížné a nehospodárné vzhledem k tomu, že výbojka je výměnný, spotřební díl zařízení s omezenou životností. Proto zřejmě tento způsob popisovaný v časopisech nenašel širší uplatnění. Ostatní způsoby, popsané pod body a), c], d), neužitečnou část spektra nevyužívají a nevedou tedy k výraznému zvýšení energetické účinnosti laseru.

Nevýhody dosavadních konstrukcí budicích dutin odstraňuje budicí dutina podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že do roviny symetrie dutiny procházející malou poloosou eliptického řezu je vloženo selektivní rovinné zrcadlo s odrazivostí alespoň 50 % v pásmech vlnových délek 200 nm až 450 nm a 900 nm až 1200 nm u neodymového laseru a v pásmech vlnových délek 200 nm až 350 nm a 650 nm až 1200 nm u rubínového laseru nebo v pásmu o šířce alespoň 100 nm uvnitř těchto intervalů vlnových délek.

Vyšší účinek vynálezu se projevuje v tom, že toto uspořádání využívá reabsorpce nežádoucí části světla ke zvýšení účinnosti budicího systému. Realizace rovinného zrcadla je technologicky zcela nenáročná a s výhodou lze zrcadlo nanést na sklo s takovou spektrální propustností, že absorbuje funkční vlnovou délku laseru a snižuje tak ztráty superluminiscencí.

Na přiloženém výkresu je v řezu schematicky znázorněna budicí dutina podle vynálezu. Mezi výbojku 1 a výbrus z aktivního materiálu 2 v zrcadlící dutině typu eliptického válce 3 je vloženo rovinné selektivní zrcadlo 4 tak, že záření odražené zrcadlem 4 je soustřeďováno zpět do prostoru výbojky 1.

Praktickým příkladem réalizace je budicí dutina laseru s Nd : YAG buzeného pulsní xenonovou výbojkou 1 v dutině s eliptickým zrcadlem se stříbrným nebo hliníkovým povrchem. Do roviny symetrie dutiny je vloženo dielektrické zrcadlo 4 s odrazovostí v pásmech vlnových délek 330 až 450 nm a 850 až 1200 nm nanesené na podložce ze skla dotovaného SimOz. Přínos tohoto uspořádání se zvlášť výrazně projeví při použití krátkých impulsů záření výbojky 1, kdy část výkonu odražená zrcadlem 4 je několik desítek procent zářivého výkonu výbojky 1. Použití krátkých impulsů: budicí výbojky 1 samo o sobě zvyšuje energetickou účinnost systému, protože výrazně snižuje ztráty luminiscencí v Nd: YAG. Bez výše popsané úpravy budicího systému byl by tento přínos prakticky anulován právě nevhodnými změnami ve spektrálním složení záření výbojky.

Claims

PREDMET

VYNALEZU

Budicí dutina neodymového nebo rubínového laseru, tvořená zrcadlem tvaru eliptického válce, obsahující budicí výbojku a buď válcový výbrus aktivního materiálu dotovaného ionty neodymu, nebo válcový výbrus rubínu, umístěné v ohniskových přímkách eliptického válce, vyznačená tím, že do roviny symetrie dutiny procházející malou poloosou eliptického řezu je vloženo selektivní rovinné zrcadlo (4) s odrazivostí alespoň 50 % v pásmech vlnových délek 200 nm až 450 nm a 900 nm až 1200 nm u neodymového laseru a v pásmech vlnových délek 200 nm až 350 um a 650 nm až 1200 nm u rubínového laseru, a to v pásmu o šířce alespoň 100 nm uvnitř těchto intervalů vlnových délek.