CZ37302U1 - A solid-state Q-switched laser system and a laser instrument - Google Patents

A solid-state Q-switched laser system and a laser instrument Download PDF

Info

Publication number
CZ37302U1
CZ37302U1 CZ2023-41227U CZ202341227U CZ37302U1 CZ 37302 U1 CZ37302 U1 CZ 37302U1 CZ 202341227 U CZ202341227 U CZ 202341227U CZ 37302 U1 CZ37302 U1 CZ 37302U1
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
crystal
state
solid
laser
laser system
Prior art date
Application number
CZ2023-41227U
Other languages
Czech (cs)
Inventor
Michal CHYLA
Chyla Michal Ing., Ph.D.
Martin SmrĹľ
Smrž Martin Ing., Ph.D.
Kohei Hashimoto
Hashimoto Kohei, Ph.D.
Mykola Brynza
Mykola Mgr. Brynza
Matěj Žáček
Matěj Ing. Žáček
Marek Rozehnal
Marek Ing. Rozehnal
Jozef Kaiser
Kaiser Jozef prof. Ing., Ph.D.
Patrik Cebo
Patrik Ing. Cebo
Jan Novotný
Novotný Jan Ing., Ph.D.
Pavel Pořízka
Pořízka Pavel Ing., Ph.D.
Karel Nejezchleb
Richard Ognar
Tomáš VANĚK
Tomáš Vaněk
AntonĂ­n Fajstavr
Antonín Fajstavr
Petr Schovanec
Original Assignee
Fyzikální Ústav Av Čr, V. V. I.
Crytur, Spol. S R.O.
Lightigo s.r.o.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fyzikální Ústav Av Čr, V. V. I., Crytur, Spol. S R.O., Lightigo s.r.o. filed Critical Fyzikální Ústav Av Čr, V. V. I.
Priority to CZ2023-41227U priority Critical patent/CZ37302U1/en
Publication of CZ37302U1 publication Critical patent/CZ37302U1/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/09Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
    • H01S3/091Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping
    • H01S3/094Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light
    • H01S3/094049Guiding of the pump light
    • H01S3/094057Guiding of the pump light by tapered duct or homogenized light pipe, e.g. for concentrating pump light
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/05Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/06Construction or shape of active medium
    • H01S3/0602Crystal lasers or glass lasers
    • H01S3/061Crystal lasers or glass lasers with elliptical or circular cross-section and elongated shape, e.g. rod
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/09Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
    • H01S3/091Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping
    • H01S3/094Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light
    • H01S3/0941Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light of a laser diode
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/11Mode locking; Q-switching; Other giant-pulse techniques, e.g. cavity dumping
    • H01S3/1123Q-switching
    • H01S3/115Q-switching using intracavity electro-optic devices
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/13Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude
    • H01S3/131Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude by controlling the active medium, e.g. by controlling the processes or apparatus for excitation
    • H01S3/1317Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude by controlling the active medium, e.g. by controlling the processes or apparatus for excitation by controlling the temperature
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/14Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range characterised by the material used as the active medium
    • H01S3/16Solid materials
    • H01S3/1601Solid materials characterised by an active (lasing) ion
    • H01S3/1603Solid materials characterised by an active (lasing) ion rare earth
    • H01S3/1611Solid materials characterised by an active (lasing) ion rare earth neodymium
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/14Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range characterised by the material used as the active medium
    • H01S3/16Solid materials
    • H01S3/163Solid materials characterised by a crystal matrix
    • H01S3/164Solid materials characterised by a crystal matrix garnet
    • H01S3/1643YAG

Description

Úřad průmyslového vlastnictví v zápisném řízení nezjišťuje, zda předmět užitného vzoru splňuje podmínky způsobilosti k ochraně podle § 1 zák. ě. 478/1992 Sb.In the registration procedure, the Industrial Property Office does not determine whether the subject of the utility model meets the conditions of eligibility for protection according to § 1 of Act. E. 478/1992 Coll.

Pevnolátkový Q-spínaný laserový systém a laserový přístrojSolid-state Q-switched laser system and laser instrument

Oblast technikyField of technology

Předkládané technické řešení se týká pevnolátkového laserového systému vhodného pro použití ve spektroskopii laserem buzeného plazmatu a laserovém čištění povrchů materiálů. Předkládané technické řešení se zejména týká konstrukce tohoto laserového systému, kterým je Q-spínaný laserový systém, přičemž chlazení tohoto systému je zajištěno okolní atmosférou, tzv. pasivním chlazením.The presented technical solution concerns a solid-state laser system suitable for use in laser-stimulated plasma spectroscopy and laser cleaning of material surfaces. The presented technical solution mainly concerns the construction of this laser system, which is a Q-switched laser system, while the cooling of this system is ensured by the surrounding atmosphere, so-called passive cooling.

V dalším provedení se předkládané technické řešení týká laserového přístroje obsahující shora uvedený pevnolátkový Q-spínaný laserový systém.In another embodiment, the presented technical solution relates to a laser device containing the solid-state Q-switched laser system mentioned above.

Dosavadní stav technikyCurrent state of the art

Analytické metody pro charakterizaci materiálů jsou nezbytné v různých výrobních procesech. Navíc vznikají v současnosti pokročilé senzory, které zkoumají složení materiálu v reálném čase a in-situ. Jednou z nejdůležitějších metod pro charakterizaci materiálů je spektroskopie laserem buzeného plazmatu (anglicky Laser-Induced Breakdown Spectroscopy, zkráceně LIBS). Tato metoda umožňuje provádět materiálovou (prvkovou) analýzu v reálném čase a in-situ.Analytical methods for the characterization of materials are necessary in various manufacturing processes. In addition, advanced sensors are currently being developed that examine material composition in real time and in-situ. Laser-Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) is one of the most important methods for characterizing materials. This method allows material (elemental) analysis to be performed in real time and in-situ.

LIBS přístroje ze své podstaty vyžadují zdroje pulzního laserového záření s vysokým špičkovým výkonem. Cena, velikost, spolehlivost, stabilita a samotné laserové parametry jsou potom určující parametry pro využitelnost v praxi. Mezi všemi druhy laserů se jako nejvýhodnější kandidát pro využití v LIBS dlouhodobě jeví pevnolátkové lasery. Tyto lasery obsahují pevnolátkové aktivní prostředí, zejména speciálně vypěstované krystaly s různou dopací aktivních iontů (např. Nd:YAG).LIBS instruments inherently require pulsed laser radiation sources with high peak power. Price, size, reliability, stability and the laser parameters themselves are then the determining parameters for usability in practice. Among all types of lasers, solid-state lasers have long appeared to be the most favorable candidate for use in LIBS. These lasers contain a solid-state active environment, especially specially grown crystals with different doping of active ions (e.g. Nd:YAG).

Laser s dostatečným výkonem a energií pulzu rovněž dokáže dosáhnout ablačního prahu mnoha materiálů. Díky tomu se využívá v oblasti laserového čištění některých materiálů, zejména kovů. Protože je záření absorbováno mnohem lépe v materiálech nečistot než samotného kovu, je možné při správné volbě velikosti svazku dosáhnout selektivního odstranění samotných nečistot bez poškození substrátu. Laserové čištění má oproti tradičním metodám mnoho výhod, zejména vyšší selektivitu, přesnost a nevyžaduje žádné čistící látky, které jsou často toxické či korozivní.A laser with sufficient power and pulse energy can also reach the ablation threshold of many materials. Thanks to this, it is used in the field of laser cleaning of some materials, especially metals. Since the radiation is absorbed much better in the impurity materials than the metal itself, it is possible to achieve selective removal of the impurity itself without damaging the substrate if the beam size is chosen correctly. Compared to traditional methods, laser cleaning has many advantages, especially higher selectivity, accuracy and does not require any cleaning substances, which are often toxic or corrosive.

Krystal Nd:YAG je schopný generovat laserové záření na vlnové délce 1064 nm. Laser s tímto aktivním prostředím je potom provozován v režimu aktivního elektrooptického Q-spínání, což zaručí generaci nanosekundových pulzů s vysokým špičkovým výkonem a umožní časovou synchronizaci systému s dalšími prvky analytické sestavy LIBS. Čerpání tohoto krystalu lze provádět výbojkami. Nicméně s rychlým rozvojem polovodičového průmyslu dochází k přechodu na čerpání krystalu pomocí laserových diod. To zaručuje laserům vyšší energetickou účinnost, stabilitu a životnost. Diodové čerpání bývá ovšem zpravidla finančně náročnější, neboť vyžaduje komplikovanější optické soustavy a mechanické řešení systému. Diodové čerpání je obvykle zprostředkováno pomocí laserového zásobníku obsahující množství laserových diod, které jsou v něm umístěny. Zásobník laserových diod však emituje značně divergentní a nehomogenní čerpací svazek, který je vhodný upravit před vstupem do krystalu. Laserová dioda emituje svazek koherentního světla, které se šíří nerovnoměrně ve dvou osách: v rychlé ose (Fast Axis) a pomalé ose (Slow Axis). Rychlá osa určuje směr, ve kterém je světlo nejvíce soustředěno. Paprsek rychlé osy se rychle rozptyluje směrem od laserové diody. Pomalá osa určuje směr, přičemž optický paprsek se rozptyluje pomaleji než paprsek v rychlé ose. Laserové systémy podle současného stavu techniky překonávají nehomogenitu čerpacího svazku s pomocí homogenizátoru nebo kombinaci cylindrické čočky a čočkového homogenizátoru (anglicky tzv. „lens duct“). Toto řešení všakThe Nd:YAG crystal is capable of generating laser radiation at a wavelength of 1064 nm. The laser with this active environment is then operated in the active electro-optical Q-switching mode, which guarantees the generation of nanosecond pulses with high peak power and enables time synchronization of the system with other elements of the LIBS analytical setup. Pumping this crystal can be done with discharge lamps. However, with the rapid development of the semiconductor industry, there is a transition to pumping the crystal using laser diodes. This guarantees the lasers higher energy efficiency, stability and lifetime. However, diode pumping is usually more financially demanding, as it requires more complicated optical systems and a mechanical system solution. Diode pumping is typically mediated by a laser stack containing a plurality of laser diodes placed therein. However, a stack of laser diodes emits a highly divergent and inhomogeneous pump beam, which should be adjusted before entering the crystal. The laser diode emits a beam of coherent light that spreads unevenly in two axes: the fast axis (Fast Axis) and the slow axis (Slow Axis). The fast axis determines the direction in which the light is most concentrated. The fast axis beam is quickly scattered away from the laser diode. The slow axis determines the direction, with the optical beam diffusing more slowly than the fast axis beam. According to the current state of the art, laser systems overcome the inhomogeneity of the pumping beam with the help of a homogenizer or a combination of a cylindrical lens and a lens homogenizer (so-called "lens duct" in English). However, this solution

- 1 CZ 37302 U1 nedokáže eliminovat strukturovanost čerpacího svazku a způsobuje tak horší kvalitu generovaného laserového svazku.- 1 CZ 37302 U1 cannot eliminate the structure of the pumping beam and thus causes a worse quality of the generated laser beam.

S ohledem na shora uvedené požadavky průmyslu, je cílem předkládaného technického řešení vytvoření pevnolátkového diodově-čerpaného Q-spínaného laserového systému vhodného pro použití ve spektroskopii laserem buzeného plazmatu a laserovém čištění povrchů materiálů. Dalším cílem předkládaného technického řešení je vytvoření tohoto laserového systému, který je kompaktní a který lze chladit okolní atmosférou bez nutnosti použití chladících kapalin, jako je voda.With regard to the above-mentioned requirements of the industry, the aim of the presented technical solution is to create a solid-state diode-pumped Q-switched laser system suitable for use in laser-stimulated plasma spectroscopy and laser cleaning of material surfaces. Another goal of the presented technical solution is to create this laser system which is compact and which can be cooled by the surrounding atmosphere without the need to use cooling liquids such as water.

Podstata technického řešeníThe essence of the technical solution

Shora uvedené cíle jsou alespoň částečně dosaženy předkládaným technickým řešením. První provedení předkládaného technického řešení představuje pevnolátkový Q-spínaný laserový systém.The above-mentioned goals are at least partially achieved by the presented technical solution. The first embodiment of the presented technical solution represents a solid-state Q-switched laser system.

Pevnolátkový Q-spínaný laserový systém obsahuje zásobník čerpacích diod. Zásobník je osazen diodami, které emitují optické záření a poskytují zdroj pro čerpání aktivního prostředí laserového rezonátoru. Diody jsou konstruovány pro kvazikontinuální provoz. Kvazikontinuální provoz laseru má tu vlastnost, že čerpací diody jsou zapínány pouze po určité časové intervaly, které jsou v porovnání s celkovou dobou provozu diod krátké. Provoz čerpacích diod však trvá tak dlouho, že se proces amplifikace a emise přibližuje svému ustáleném stavu, tj. stavu, kdy laserové záření je opticky ve stavu spojité vlny. Použití kvazikontinuální diody zajišťuje účinnější využití vložené energie a redukuje množství tepla vloženého do systému. Zásobník čerpacích diod odvádí své teplo do mechanické konstrukce, která je následně chlazena, s výhodou termoelektrickými chladiči. Pevnolátkový Q-spínaný laserový systém dále obsahuje kolimátor pro kolimaci čerpacího svazku z diod do aktivního prostředí. Aktivní prostředí v laserovém systému podle předkládaného technického řešení je krystal. Mezi příklady těchto krystalů může být syntetický krystal oxidu hlinitého s dopací chromu GrALO’; aluminium-granát s dopací neodymu Nd:YAG; yttrium-vanadátu s dopací neodymu Nd:YVO4, s výhodou však Nd:YAG. Laserový systém podle tohoto technického řešení dále obsahuje Q-spínač, které je dále obsahující polarizační kostku, čtvrtvlnnou destičku a elektrooptický modulátor, s výhodou Pockelsovu celu. Tyto optické elementy modulují vnitřní ztráty rezonátoru. Polarizační kostka je umístěna za krystalem aktivního prostředí; a čtvrtvlnná destička je umístěna za polarizační kostkou; a elektrooptický modulátor je umístěný za čtvrtvlnnou destičkou. Za elektrooptickým modulátorem je dále umístěno výstupní zrcadlo laserového rezonátoru.A solid-state Q-switched laser system includes a stack of pump diodes. The reservoir is equipped with diodes that emit optical radiation and provide a source for pumping the active environment of the laser resonator. The diodes are designed for quasi-continuous operation. Quasi-continuous operation of the laser has the property that the pump diodes are switched on only for certain time intervals, which are short compared to the total operation time of the diodes. However, the operation of the pump diodes lasts so long that the process of amplification and emission approaches its steady state, i.e. the state when the laser radiation is optically in the state of a continuous wave. The use of a quasi-continuous diode ensures a more efficient use of the input energy and reduces the amount of heat input to the system. The reservoir of pumping diodes dissipates its heat into the mechanical structure, which is subsequently cooled, preferably by thermoelectric coolers. The solid-state Q-switched laser system also includes a collimator for collimating the pump beam from the diodes into the active medium. The active medium in the laser system according to the presented technical solution is a crystal. Examples of these crystals include the chromium-doped synthetic alumina crystal GrALO'; aluminium-garnet with neodymium doping Nd:YAG; yttrium-vanadate with neodymium doping Nd:YVO4, preferably Nd:YAG. The laser system according to this technical solution also contains a Q-switch, which further contains a polarizing cube, a quarter-wave plate and an electro-optical modulator, preferably a Pockels cell. These optical elements modulate the internal losses of the resonator. The polarizing cube is placed behind the active medium crystal; and the quarter-wave plate is placed behind the polarizing cube; and the electro-optical modulator is located behind the quarter-wave plate. The output mirror of the laser resonator is also located behind the electro-optical modulator.

Podstata technického řešení spočívá v tom, že kolimátor je kolimátor pomalé osy. Kolimátor pomalé osy je umístěn bezprostředně za zásobník čerpacích diod, přičemž je posunutý z této polohy tak, že jeho ohnisko neleží na povrchu emitující zóny čerpacích diod. Laserový systém podle předkládaného technického řešení dále obsahuje homogenizátor umístěný mezi kolimátorem a krystalem aktivního prostředí. Homogenizátor je ve tvaru zužujícího komolého hranolu. Alternativně je homogenizátor ve tvaru zužujícího komolého tělesa, přičemž čelo pro vstup čerpacího svazku z kolimátoru je čtyřúhelník a čelo pro výstup čerpacího svazku z homogenizátoru je kruhové. Zásobník čerpacích diod a krystal jsou chlazeny termoelektrickými chladiči pro odvádění odpadního tepla skrz základní desku. Základní deska je rovněž chlazena dalšími termoelektrickými chladiči, s výhodou s žebrováním.The essence of the technical solution is that the collimator is a slow axis collimator. The slow axis collimator is located immediately behind the pump diode stack, being offset from this position so that its focus does not lie on the surface of the pump diode emitting zone. The laser system according to the presented technical solution further includes a homogenizer located between the collimator and the crystal of the active medium. The homogenizer is shaped like a tapering truncated prism. Alternatively, the homogenizer is in the shape of a tapering truncated body, with the face for the input of the pumping beam from the collimator being a quadrilateral and the face for the exit of the pumping beam from the homogenizer being circular. The pump diode stack and crystal are cooled by thermoelectric coolers to dissipate waste heat through the base plate. The motherboard is also cooled by additional thermoelectric coolers, preferably with fins.

Laserový systém dále s výhodou obsahuje řídící elektroniku pro celkové řízení a komunikaci mezi dalšími moduly, zejména vysokonapěťovým modulem pro Q-spínání, modul pro řízení proudu čerpací diody a modulu termoelektrického chlazení pro regulaci teploty na krystalu a čerpacích diodách. Řídící jednotka zajišťuje distribuci napájení, komunikaci přes sběrnici RS485 a ochranu odpojením při možných poruchách či uživatelských vstupech pomocí interlocku.The laser system further advantageously contains control electronics for overall control and communication between other modules, especially a high-voltage module for Q-switching, a module for controlling the pump diode current and a thermoelectric cooling module for temperature regulation on the crystal and pump diodes. The control unit provides power distribution, communication via the RS485 bus and protection by disconnection in the event of possible malfunctions or user inputs using an interlock.

- 2 CZ 37302 U1- 2 CZ 37302 U1

Laserový systém podle předkládaného technického řešení lze tepelně regulovat pomocí pasivního kovového chladiče s ventilátorem. Odvod tepla z celého laserového systému je směřován do dna systému s chladiči. Pod hlavním boxem přístroje je s výhodou umístěno žebrování chladičů, které slouží k efektivnímu odvodu tepla. Tyto prvky společně vytvářejí kompaktní celek, který autonomně zajišťuje optimální tepelnou stabilitu přístroje. Navíc lze laserový systém podle předkládaného technického řešení vytvořit jako kompaktní, robustní, snadno nastavitelné a udržovatelné zařízení. Laserový systém je schopný vytvářet nanosekundové impulzy s energií v řádech desítek milijoulů.The laser system according to the presented technical solution can be thermally regulated using a passive metal cooler with a fan. Heat removal from the entire laser system is directed to the bottom of the system with coolers. Beneath the main box of the device is advantageously placed the fins of the coolers, which are used for effective heat dissipation. Together, these elements create a compact unit that autonomously ensures optimal thermal stability of the device. In addition, the laser system according to the presented technical solution can be made as a compact, robust, easily adjustable and maintainable device. The laser system is capable of generating nanosecond pulses with energy in the order of tens of millijoules.

Ve výhodném provedení je krystal aktivního prostředí podélně segmentovaný. Každý segment krystalu obsahuje různou úroveň dopace aktivním iontem. V tomto výhodném provedení je krystal podélně čerpán. Toto výhodné provedení rovnoměrněji absorbuje čerpací záření a dokáže snížit vliv termomechanických a termooptických jevů.In a preferred embodiment, the crystal of the active medium is longitudinally segmented. Each crystal segment contains a different level of active ion doping. In this preferred embodiment, the crystal is pumped longitudinally. This advantageous design absorbs pumping radiation more evenly and can reduce the influence of thermomechanical and thermo-optical phenomena.

V dalším výhodném provedení je pevnolátkový Q-spínaný laserový systém vytvářející nanosekundové pulzy s energií do 60 mJ.Another preferred embodiment is a solid-state Q-switched laser system generating nanosecond pulses with energy up to 60 mJ.

V dalším výhodném provedení je pevnolátkové aktivní prostředí krystal z Nd:YAG.In another preferred embodiment, the solid-state active medium is a Nd:YAG crystal.

V dalším výhodném provedení je pevnolátkové aktivní prostředí krystal válcového tvaru.In another preferred embodiment, the solid-state active medium is a cylindrical crystal.

V dalším výhodném provedení obsahuje krystal aktivního prostředí dichroickou vrstvu nanesenou na čele krystalu, přičemž tato vrstva je přiléhající k homogenizátoru a přičemž je dichroická vrstva odrážející optické záření o vlnové délce 1064 nm zpět do krystalu a propouštějící záření o vlnové délce 808 nm. V dalším výhodném provedení obsahuje krystal aktivního prostředí antireflexní vrstvu nanesenou na čele krystalu pro emisi laserového záření, přičemž antireflexní vrstva propouští laserové záření o vlnové délce 1064 nm.In another preferred embodiment, the crystal of the active medium contains a dichroic layer applied to the face of the crystal, this layer being adjacent to the homogenizer and being a dichroic layer reflecting optical radiation with a wavelength of 1064 nm back into the crystal and transmitting radiation with a wavelength of 808 nm. In another advantageous embodiment, the crystal of the active environment contains an anti-reflection layer applied to the face of the crystal for the emission of laser radiation, the anti-reflection layer transmitting laser radiation with a wavelength of 1064 nm.

V dalším výhodném provedení je čelo krystalu aktivního prostředí ploché, přičemž toto čelo je přiléhající k homogenizátoru.In another preferred embodiment, the face of the crystal of the active medium is flat, and this face is adjacent to the homogenizer.

V alternativním výhodném provedení je čelo krystalu aktivního prostředí zakřivené, přičemž toto čelo je přiléhající k homogenizátoru. Zakřivení může být jak konvexní, tak i konkávní.In an alternative preferred embodiment, the face of the crystal of the active medium is curved, this face being adjacent to the homogenizer. The curvature can be both convex and concave.

V dalším výhodném provedení je výstupní zrcadlo laserového rezonátoru zakřivené. Zakřivení je však voleno tak, že laserový rezonátor je stabilní laserový rezonátor. Stabilní laserový rezonátor je taková konfigurace, ve které výstupní zrcadlo má velikost poloměru křivosti nastavenou tak, aby byla splněna podmínka pro stabilitu rezonátoru. Optický svazek uvnitř rezonátoru tak neuniká ven z laserového rezonátoru. Rezonátor podle tohoto výhodného provedení pracuje v mnohamódovém režimu a výstupní svazek laseru má na výstupu z rezonátoru supergaussovský profil.In another advantageous embodiment, the output mirror of the laser resonator is curved. However, the curvature is chosen so that the laser resonator is a stable laser resonator. A stable laser resonator is a configuration in which the output mirror has a size of the radius of curvature adjusted to satisfy the condition for the stability of the resonator. The optical beam inside the resonator does not leak out of the laser resonator. According to this preferred embodiment, the resonator operates in multimode mode and the laser output beam has a super-Gaussian profile at the exit of the resonator.

V dalším výhodném provedení je laserový rezonátor laserový rezonátor nestabilní laserový rezonátor v pozitivní větvi. Tento nestabilní rezonátor obsahuje optickou čočku kompenzující teplotní čočku krystalu. Optická čočka je umístěna mezi krystalem a Q-spínačem. V tomto výhodném provedení je výstupní zrcadlo zakřivené.In another preferred embodiment, the laser resonator is an unstable laser resonator in the positive branch. This unstable resonator contains an optical lens to compensate for the temperature lens of the crystal. The optical lens is located between the crystal and the Q-switch. In this preferred embodiment, the output mirror is curved.

V dalším výhodném provedení je výstupní zrcadlo laserového rezonátoru zrcadlo s proměnnou odrazivostí. Místo částečně reflektivního výstupního zrcadla je možné s výhodou použít zrcadlo s proměnnou odrazivostí (GRM - Graded Reflectivity Mirror), které slouží jako měkká apertura a redukuje efekty difrakce. Zrcadlo s proměnnou odrazivostí je zrcadlo, které vykazuje prostorovou variaci své odrazivosti. S výhodou se použije zrcadlo s radiálně symetrickou proměnnou odrazivostí, tj. odrazivostí závisející pouze na vzdálenosti od středu zrcadla. Díky tomu může být svazek v ohnisku menší, což je výhodné pro aplikace v LIBS zařízeních. V dalším výhodném provedení je vstupní a výstupní čelo homogenizátoru opatřeno antireflexní vrstvou pro optické záření na vlnové délce 808 nm.In another advantageous embodiment, the output mirror of the laser resonator is a mirror with variable reflectivity. Instead of a partially reflective exit mirror, it is possible to advantageously use a mirror with variable reflectivity (GRM - Graded Reflectivity Mirror), which serves as a soft aperture and reduces diffraction effects. A variable reflectance mirror is a mirror that exhibits spatial variation in its reflectance. Preferably, a mirror with radially symmetrical variable reflectivity is used, i.e. reflectivity depending only on the distance from the center of the mirror. As a result, the beam at the focus can be smaller, which is advantageous for applications in LIBS devices. In another advantageous embodiment, the input and output face of the homogenizer is equipped with an anti-reflective layer for optical radiation at a wavelength of 808 nm.

- 3 CZ 37302 U1- 3 CZ 37302 U1

V dalším výhodném provedení je laserový svazek směrován pomocí páru zrcadel skrz teleskop pro úpravu poloměru a divergence supergausovského výstupního svazku.In another preferred embodiment, the laser beam is directed by a pair of mirrors through a telescope to adjust the radius and divergence of the super-Gaussian output beam.

V dalším výhodném provedení dále obsahuje hlavní box pár zrcadel a teleskop pro směrování výstupu laserového svazku.In another advantageous embodiment, the main box also contains a pair of mirrors and a telescope for directing the output of the laser beam.

Druhé provedení předkládaného technického řešení představuje laserový přístroj obsahující pevnolátkový Q-spínaný laserový systém podle první provedení. Laserový přístroj je s výhodou umístěn v pevné mechanické konstrukci pro stabilizaci, přičemž výsledná konstrukce laserového přístroje se sestává z dvou boxů z tepelně vodivého materiálu, s výhodou z hliníku anebo jeho slitiny. Laserový přístroj se sestává z hlavního boxu obsahující pevnolátkový Q-spínaný laserový systém a elektrického boxu. Hlavní box a elektrický box jsou od sebe oddělené. Hlavní box elektrický box jsou opatřeny pasivními chladiči, ještě výhodněji pasivními chladiči a ventilátorem pro chlazení. Pasivní chladiče mohou být ještě výhodněji opatřeny žebrováním. Hlavní box a elektrický box jsou s výhodou chlazen prouděním vzduchu, který zajišťuje ventilátor.The second embodiment of the presented technical solution represents a laser device containing a solid-state Q-switched laser system according to the first embodiment. The laser device is preferably placed in a fixed mechanical structure for stabilization, while the resulting structure of the laser device consists of two boxes made of thermally conductive material, preferably aluminum or its alloy. The laser device consists of a main box containing a solid-state Q-switched laser system and an electrical box. The main box and electrical box are separate from each other. The main box and electric box are equipped with passive coolers, even more preferably passive coolers and a fan for cooling. Passive coolers can be even more advantageously equipped with fins. The main box and the electrical box are preferably cooled by the air flow provided by the fan.

Jednotlivé komponenty umístěné v hlavním boxu a elektrického boxu lze tak snadno vyměnit pomocí běžného nářadí. Elektrický box poskytuje ochranu a zabezpečuje správné umístění elektrických součástek a elektroniky. Jeho konstrukce je navržena s ohledem na elektrickou izolaci a efektivní odvod tepla. Vnitřní uspořádání je optimalizováno pro snadnou montáž a připojení elektrických komponent.The individual components located in the main box and electrical box can thus be easily replaced using common tools. The electrical box provides protection and ensures the correct placement of electrical components and electronics. Its construction is designed with electrical insulation and efficient heat dissipation in mind. The internal layout is optimized for easy assembly and connection of electrical components.

V dalším výhodném provedení obsahuje základní deska termoelektrický chladič s žebrováním chladící krystal.In another preferred embodiment, the base plate contains a thermoelectric cooler with fins cooling the crystal.

Teplotní stabilizaci čerpací diody a krystalu zajišťuje soustava termoelektrických článků. Odvod tepla z celé sestavy je směrován do dna přístroje, kde se nacházejí další články chladiče. Pod hlavním boxem a elektrickým boxem je umístěno žebrování chladičů, které slouží k efektivnímu odvodu tepla. Tyto prvky společně vytvářejí kompaktní celek, který autonomně zajišťuje optimální tepelnou stabilitu laserového přístroje. Není proto třeba laserový přístroj připojovat k samostatnému vodnímu chladiči.Temperature stabilization of the pump diode and crystal is ensured by a system of thermoelectric cells. Heat removal from the entire assembly is directed to the bottom of the device, where the other radiator cells are located. Beneath the main box and the electrical box, there are fins for heat sinks, which are used for effective heat dissipation. Together, these elements create a compact unit that autonomously ensures optimal thermal stability of the laser device. Therefore, there is no need to connect the laser device to a separate water cooler.

V dalším výhodném provedení obsahuje laserový přístroj elektrický box konektorový panel pro přivedení napájení spojený s řídicí jednotkou; přičemž řídicí jednotka je spojena s ventilátorem pro odvod tepla z prostoru a proudovým zdrojem pro spínání diod a vysokonapěťovým zdrojem, který je dále spojeným s vysokonapěťovým spínačem, a regulátorem termoelektrického chladiče, přičemž proudový zdroj je spojený diodami přes průchodku pro silové kabely; a přičemž regulátor termoelektrického chladiče je spojený s termoelektrickým chladičem základní desky přes průchodku pro kabely; a přičemž vysokonapěťový spínač je spojený s elektrooptickým modulátorem přes průchodku pro vysokonapěťové kabely.In another advantageous embodiment, the laser device includes an electrical box connector panel for supplying power connected to the control unit; wherein the control unit is connected to a fan for removing heat from the space and a current source for switching diodes and a high-voltage source, which is further connected to a high-voltage switch, and a regulator of a thermoelectric cooler, wherein the current source is connected by diodes through a grommet for power cables; and wherein the thermoelectric cooler controller is connected to the motherboard thermoelectric cooler via a cable gland; and wherein the high voltage switch is connected to the electro-optical modulator via a grommet for high voltage cables.

V dalším výhodném provedení jsou proudový zdroj pro spínání diod, regulátor termoelektrických článků, vysokonapěťový spínač a vysokonapěťový zdroj připojeny, řízeny a napájeny z řídící jednotky, přičemž komunikace mezi nimi probíhá pomocí sériové komunikační sběrnice RS485.In another advantageous embodiment, the current source for switching diodes, the regulator of thermoelectric cells, the high-voltage switch and the high-voltage source are connected, controlled and powered from the control unit, while the communication between them takes place using the RS485 serial communication bus.

Objasnění výkresůClarification of drawings

Obr. 1 představuje schématické znázornění optické soustavy laserového přístroje obsahující hlavní box a elektrický box, přičemž hlavní box obsahuje pevnolátkový Q-spínaný laser s vyznačenou dráhou laserového paprsku podle předkládaného technického řešení.Giant. 1 is a schematic representation of the optical system of a laser device comprising a main box and an electrical box, wherein the main box contains a solid-state Q-switched laser with a marked laser beam path according to the presented technical solution.

Obr. 2 představuje graf závislosti výstupní energie Nd:YAG pevnolátkového Q-spínaného laserového systému podle předkládaného technického řešení na proudu procházejícím diodami.Giant. 2 represents a graph of the dependence of the output energy of the Nd:YAG solid-state Q-switched laser system according to the presented technical solution on the current passing through the diodes.

- 4 CZ 37302 U1- 4 CZ 37302 U1

Příklady uskutečnění technického řešeníExamples of implementing a technical solution

Následující příklady uskutečnění slouží pro detailnější pochopení předkládaného technického řešení. Níže uvedená uskutečnění představují výhodná provedení technického řešení a kombinují esenciální a výhodné znaky pevnolátkového Q-spínaného laseru podle tohoto technického řešení a laserového přístroje podle tohoto technického řešení. Výhodné znaky jsou uvedeny v podstatě technického řešení. Rozsah ochrany je dán nároky na ochranu, zejména pak nárokem 1.The following implementation examples serve for a more detailed understanding of the presented technical solution. The embodiments below represent preferred embodiments of the technical solution and combine the essential and advantageous features of the solid-state Q-switched laser according to this technical solution and the laser device according to this technical solution. Advantageous features are listed in the essence of the technical solution. The scope of protection is determined by the claims for protection, especially claim 1.

Podle následujících příkladů uskutečnění je možné dosáhnout pevnolátkového Q-spínaného laserového systému s parametry uvedenými v tabulce 1.According to the following implementation examples, it is possible to achieve a solid-state Q-switched laser system with the parameters listed in Table 1.

Tabulka 1 - Požadované Dosažené parametry laseru _____Parametr________________________________HodnotaTable 1 - Desired Achieved Laser Parameters _____Parameter________________________________Value

Energie impulzu >50 mJPulse energy >50 mJ

Opakovací frekvence 50 HzRepetition frequency 50 Hz

Divergence <1 mradDivergence <1 mrad

Délka impulzu <10 nsPulse length <10 ns

Kvalita svazku M2 < 2Bundle quality M 2 < 2

Na obr. 1 je vyobrazen příklad uskutečnění laserového přístroje obsahující pevnolátkový Q-spínaný laserový systém podle předkládaného technického řešení. Pevnolátkový Q-spínaný laserový systém obsahuje modul 1 s aktivním prostředím, který obsahuje Nd:YAG krystal 14, zásobník čerpacích diod s kolimátorem 11 pomalé osy s výstupní vlnovou délkou 808 nm, který je umístěn na termoelektrickém chladiči 12. Kolimátor 11 pomalé osy je umístěný bezprostředně za zásobník čerpacích diod. Ohnisko kolimátoru 11 pomalé osy neleží na povrchu čerpacích diod. Typicky je vzdálenost mezi povrchem čerpacích diod a kolimátorem 11 pomalé osy od 50 μm do 200 μm. Záření z laserových diod je zachytáváno homogenizátorem 13, který je vyroben ze skla optické kvality a má tvar čtyřbokého hranolu se seříznutou špičkou a hranami. Vstupní a výstupní stěny homogenizátoru 13 jsou opatřeny antireflexní vrstvou pro průchod optického záření o vlnové délce 808 nm. Transmitance čerpacího zářením skrz homogenizátor 13 se pohybuje okolo 80 %. Ve vzdálenosti 200 μm od homogenizátoru 13 je umístěn krystal 14 YAG o délce 40 mm a průměru 4 mm, který se skládá z krátkého nedopovaného segmentu a delšího segmentu s dopací Nd 0,4 %. Použití nedopovaného segmentu zlepšuje odvod tepla z čelní strany krystalu 14, kde se nejvíce zahřívá, dále navíc redukuje efekty mechanického napětí a deformace čel, které jsou způsobeny tepelnou roztažností krystalu 14. Na straně krystalu 14 nedopovaného segmentu je opatřen dichroickou vrstvou 141, která je vysoko-reflexní pro optické záření o vlnové délce 1064 nm a anti-reflexní pro optické záření o vlnové délce 808 nm. Krystal 14 aktivního prostředí má válcový povrch a je pískován pro potlačení zesílené spontánní emise a jiné parazitické optické jevy. Krystal 14 aktivního prostředí může být obalen indiovou folií s tloušťkou 100 μm, umístěn v měděném držáku a chlazen termoelektrickým chladičem 142 krystalu 14. Přibližně 1 cm za krystalem 14 je umístěna ocelová apertura 2 o průměru 4 mm. Ta předchází poškození krystalu 14 tavením india způsobeným parazitním odrazem od některého z dalších prvků.Fig. 1 shows an example of the realization of a laser device containing a solid-state Q-switched laser system according to the presented technical solution. The solid-state Q-switched laser system includes an active medium module 1 that includes an Nd:YAG crystal 14, a stack of pump diodes with a slow-axis collimator 11 with an output wavelength of 808 nm, which is located on a thermoelectric cooler 12. The slow-axis collimator 11 is located immediately behind the stack of pump diodes. The focus of the collimator 11 of the slow axis does not lie on the surface of the pumping diodes. Typically, the distance between the surface of the pump diodes and the collimator 11 of the slow axis is from 50 μm to 200 μm. The radiation from the laser diodes is captured by the homogenizer 13, which is made of optical-quality glass and has the shape of a four-sided prism with a truncated tip and edges. The input and output walls of the homogenizer 13 are equipped with an anti-reflection layer for the passage of optical radiation with a wavelength of 808 nm. The transmittance of pumping radiation through the homogenizer 13 is around 80%. At a distance of 200 μm from the homogenizer 13, a YAG crystal 14 with a length of 40 mm and a diameter of 4 mm is placed, which consists of a short undoped segment and a longer segment with Nd doping of 0.4%. The use of the undoped segment improves heat removal from the front side of the crystal 14, where it heats up the most, and additionally reduces the effects of mechanical stress and deformation of the faces, which are caused by the thermal expansion of the crystal 14. On the side of the crystal 14 of the undoped segment, it is equipped with a dichroic layer 141, which is highly -reflective for optical radiation with a wavelength of 1064 nm and anti-reflective for optical radiation with a wavelength of 808 nm. The active medium crystal 14 has a cylindrical surface and is sandblasted to suppress enhanced spontaneous emission and other parasitic optical phenomena. The crystal 14 of the active medium can be wrapped with an indium foil with a thickness of 100 μm, placed in a copper holder and cooled by a thermoelectric cooler 142 of the crystal 14. A steel aperture 2 with a diameter of 4 mm is placed approximately 1 cm behind the crystal 14. This prevents damage to crystal 14 by melting indium caused by parasitic reflection from one of the other elements.

Modulace ztrát rezonátoru je zprostředkována Q-spínačem 3. Ten se skládá z polarizační kostky 31, čtvrtvlnné destičky 32 a Pockelsovy cely 33. Pockelsova cela 33 je umístěna v držáku umožňujícím nastavit orientaci její optické osy. Čtvrtvlnná destička 32 je nastavena tak, aby při dvojitém průchodu otočila polarizaci laserového svazku o 90°.The modulation of the resonator losses is mediated by the Q-switch 3. It consists of a polarizing cube 31, a quarter-wave plate 32 and a Pockels cell 33. The Pockels cell 33 is placed in a holder that allows you to set the orientation of its optical axis. The quarter-wave plate 32 is set to rotate the polarization of the laser beam by 90° during a double pass.

Rezonátor je ukončen kulovým výstupním zrcadlem 4 s odrazivostí 70 % umístěným v kinematickém držáku. Celková délka rezonátoru je 20 cm a poloměry výstupních zrcadel 4 jsou zvoleny tak, aby byl rezonátor stabilní a průměr fundamentálního módu byl přibližně 2 mm po započtení vlivu tepelné čočky. Výstupní zrcadlo 4 je nastaveno tak, aby bylo planparalelníThe resonator is terminated by a spherical output mirror 4 with a reflectivity of 70% located in a kinematic holder. The total length of the resonator is 20 cm and the radii of the output mirrors 4 are chosen so that the resonator is stable and the diameter of the fundamental mode is approximately 2 mm after taking into account the effect of the thermal lens. The output mirror 4 is set to be plane-parallel

- 5 CZ 37302 U1 s výstupním koncem Nd:YAG krystalu 14. Optická osa Pockelsovy cely 33 je orientována rovnoběžně s osou výstupního zrcadla 4. Výstupní svazek je nasměrován párem 5 zrcadel umístěných na kinematických držácích, tím je umožněno zajištění vodorovného chodu výstupního svazku. Pro případnou kolimaci a adaptaci velikosti výstupního svazku je použit teleskop 6. Laserový svazek je vyveden mimo zařízení skrz okénko 71.- 5 CZ 37302 U1 with the output end of the Nd:YAG crystal 14. The optical axis of the Pockels cell 33 is oriented parallel to the axis of the output mirror 4. The output beam is directed by a pair of 5 mirrors located on kinematic holders, thereby ensuring horizontal operation of the output beam. A telescope 6 is used for possible collimation and adaptation of the size of the output beam. The laser beam is taken out of the device through the window 71.

Pro generaci výstupního laserového impulzu je nejprve čerpací diodou, pomocí proudového zdroje 9 pro spínání diod, vygenerován 250 μs dlouhý impulz. Přibližně po 10 μs po skončení čerpacího impulzu je přivedeno čtvrtvlnné napětí na Pocklesovu celu 33. Čtvrtvlnné napětí je generováno pomocí vysokonapěťového zdroje 17 a je sepnuté spínačem 16 s náběžnou hranou <10ns. Tím se prudce sníží ztráty uvnitř laserového rezonátoru a díky vysokému množství energie uloženému uvnitř krystalu 14 aktivního prostředí dojde ke generaci nanosekundového impulzu. Opakovací frekvence impulzů je v tomto případě 50 Hz, délka laserového pulsu je přibližně 7 ns a energie pulzu až 60 mJ.For the generation of the output laser pulse, a 250 μs long pulse is first generated by the pump diode, using the current source 9 for switching the diodes. Approximately 10 μs after the end of the pump pulse, a quarter-wave voltage is applied to the Pockles cell 33. The quarter-wave voltage is generated by a high-voltage source 17 and is closed by a switch 16 with a rising edge of <10ns. This will sharply reduce the losses inside the laser resonator and, thanks to the high amount of energy stored inside the crystal 14 of the active medium, the generation of a nanosecond pulse will occur. In this case, the pulse repetition frequency is 50 Hz, the length of the laser pulse is approximately 7 ns, and the pulse energy is up to 60 mJ.

V dalším příkladu uskutečnění byly zvoleny poloměry křivosti vrstvy 141 na 5000 mm (konvexní) a výstupního zrcadla 4 na 4400 mm (konkávní) tak, aby rezonátor po započtení termické čočky byl rezonátor laseru v pozitivní větvi nestabilní zóny. Navíc byla přesně nastavena délka rezonátoru tak, aby byl rezonátor konfokální. To má za výhodu, že výstupní svazek je kolimovaný, má přibližně Gaussovský profil v blízké zóně a má lepší fokusovatelnost. Dále jsou díky lepší kolimaci redukovány depolarizační ztráty uvnitř Pocklesovy cely, což mírně zvyšuje dosažitelnou energii impulzu.In another implementation example, the radii of curvature of the layer 141 were chosen to be 5000 mm (convex) and of the output mirror 4 to 4400 mm (concave) so that the resonator, after accounting for the thermal lens, was a laser resonator in the positive branch of the unstable zone. In addition, the length of the resonator was precisely adjusted to make the resonator confocal. This has the advantage that the output beam is collimated, has an approximately Gaussian profile in the near zone, and has better focusability. Furthermore, thanks to better collimation, depolarization losses inside the Pockles cell are reduced, which slightly increases the achievable pulse energy.

V dalším příkladu uskutečnění může trvat čerpání krystalu 14 Nd:YAG kvazikontinuálními diodami v pulzech o délce mikrosekund, např. 150 μs, až milisekund, např. 2 ms. Tyto pulsy světla jsou kolimovány a homogenizovány shora uvedeným kolimátorem 11 pomalé osy a homogenizátorem 13. Obr. 2 dále zobrazuje graf závislosti výstupní energie na proudu protékající laserovými diodami ověřenou v laboratoři Centra HiLASE. Bylo otestováno Q-spínání laserového systému podle předkládaného technického řešení ukazující schopnost systému vytvářet nanosekundové laserové pulzy při dosaženi energii 60 mJ na opakovací frekvence 50 Hz.In another exemplary embodiment, pumping the Nd:YAG crystal 14 with quasi-continuous diodes in pulses of microsecond duration, eg 150 μs, to milliseconds, eg 2 ms, may take. These light pulses are collimated and homogenized by the aforementioned slow axis collimator 11 and homogenizer 13. Fig. 2 also shows a graph of the dependence of the output energy on the current flowing through the laser diodes verified in the laboratory of the HiLASE Center. The Q-switching of the laser system according to the presented technical solution was tested, showing the ability of the system to generate nanosecond laser pulses at an energy of 60 mJ at a repetition rate of 50 Hz.

V dalším příkladu uskutečnění je výstupní zrcadlo 4 nahrazeno zrcadlem s proměnlivou odrazivostí (GRM) se stejným poloměrem křivosti a s parametry takovými, aby zrcadlo sloužilo jako měkká apertura 2 pro základní mód. Tím je zaručena generace základního módu, ovšem za cenu snížení výstupní energie. Oproti použití běžné apertury 2 jsou tímto přístupem redukovány efekty difrakce.In another embodiment, the output mirror 4 is replaced by a variable reflectivity mirror (GRM) with the same radius of curvature and with parameters such that the mirror serves as a soft aperture 2 for the fundamental mode. This guarantees the generation of the fundamental mode, but at the cost of reducing the output power. Diffraction effects are reduced with this approach compared to using a conventional aperture of 2.

Celý pevnolátkový Q-spínaný laserový systém je umístěn na kovové základní desce, čímž je zajištěna mechanická stabilita celého laseru. Kovová základní deska je umístěna uvnitř hlavního boxu 7 z hliníkové slitiny s vnitřní dutinou vyfrézovanou s přesností +/- 0,05 mm. Jednotlivé díly jsou umístěny na kovových kolících. Celý modul 1 aktivního prostředí, obsahující homogenizátor 13 svazku a Nd:YAG krystal 14, je možné vyměnit jako kompletní díl. Homogenizátor 13 svazku je navíc pozičně stavitelný vůči krystalu 14 pro účinné navázání světla do krystalu. Komora obsahující laserový rezonátor je vzduchotěsně uzavřená. Atmosféra uvnitř komory s laserovým rezonátorem je tvořena vzduchem nebo dusíkem.The entire solid-state Q-switched laser system is placed on a metal base plate, which ensures the mechanical stability of the entire laser. The metal base plate is placed inside the aluminum alloy main box 7 with an internal cavity milled to an accuracy of +/- 0.05 mm. Individual parts are placed on metal pegs. The entire module 1 of the active environment, containing the beam homogenizer 13 and the Nd:YAG crystal 14, can be replaced as a complete part. The homogenizer 13 of the beam is also positionally adjustable with respect to the crystal 14 for efficient binding of light to the crystal. The chamber containing the laser resonator is hermetically sealed. The atmosphere inside the chamber with the laser resonator consists of air or nitrogen.

Laserový přístroj podle předkládaného technického řešení obsahuje pevnolátkový Q-spínaný laserový systém spojený s elektrickými a elektronickými částmi, které jsou umístěné v elektrickém boxu 8. Elektrické spojení mezi hlavním boxem 7 a elektrickým boxem 8 je vedeno skrz průchodku 83 pro vysokonapěťové kabely, průchodku 84 pro kabely a průchodku 85 pro silové kabely. Díky tomu je dále zvýšená stabilita výstupních parametrů a zajištěna vyšší životnost laseru. Box pro elektrickou a elektronickou výbavu laserového přístroje je také vyroben z hliníkové slitiny. Vnější rozměry laserového přístroje mohou být 350x103x92 mm. Horní a spodní deska může mít tloušťku 5 mm, boční stěny mohou být z plechů o tloušťce 2 mm. Zajištění polohy elektrických komponent a zároveň jako držáky krytů může sloužit 8 distančních sloupků. Vnitřní uspořádání boxu slouží pro vertikální montáž elektronických desek tištěných spojů pro jednotlivé elektronické modulyThe laser device according to the presented technical solution includes a solid-state Q-switched laser system connected to electrical and electronic parts that are located in the electrical box 8. The electrical connection between the main box 7 and the electrical box 8 is conducted through a grommet 83 for high-voltage cables, a grommet 84 for cables and a grommet 85 for power cables. Thanks to this, the stability of the output parameters is further increased and a longer lifetime of the laser is ensured. The box for the electrical and electronic equipment of the laser device is also made of aluminum alloy. The outer dimensions of the laser device can be 350x103x92 mm. The top and bottom plates can be 5 mm thick, the side walls can be made of 2 mm thick sheets. 8 distance posts can be used to secure the position of electrical components and also as cover holders. The internal arrangement of the box serves for the vertical assembly of electronic printed circuit boards for individual electronic modules

- 6 CZ 37302 U1 systému. Efektivní chlazení může být zajištěno ventilátorem 80x80 mm s průtokem vzduchu 30 l/s nebo větším. Ovládací prvky a konektorový panel 82 může být umístěn na čele elektrického boxu 8. Výkonové vodiče procházejí skrz společnou boční stěnu do elektrického boxu 8 laserového přístroje mohou být obaleny izolačními prvky.- 6 CZ 37302 U1 system. Effective cooling can be provided by an 80x80 mm fan with an air flow of 30 l/s or more. The control elements and the connector panel 82 can be located on the front of the electrical box 8. The power wires passing through the common side wall to the electrical box 8 of the laser device can be wrapped with insulating elements.

Elektronika laseru je navržena tak, aby byly veškeré elektrické a elektronické komponenty umístěné v elektrickém boxu 8 vedle hlavního boxu 7. Tímto se riziko spojené s vedením kabelů redukuje pouze na přivedení napájení o amplitudě 24 V a přivedení řídících signálů pro interlock a nouzové zastavení, časování (trigger) a samotné komunikační rozhraní. Řízení laseru zabezpečuje řídící jednotka 10, která distribuuje napájení a je spojena s řídící a komunikační sběrnici do dalších elektronických modulů systému. Tyto moduly jsou především proudový zdroj 9 se špičkovým výkonem >5500 W pro spínání diod, vysokonapěťový zdroj 17 s nastavitelnou amplitudou v rozsahu 2200 až 5500 V, který je dále spojeným s vysokonapěťovým spínačem 16 s rychlou náběžnou hranou <10 ns. Dále je řídící jednotka 10 spojena s regulátorem 15 termoelektrického chladiče 72, přičemž proudový zdroj 9 je spojený s diodami přes průchodku 85 pro silové kabely; a přičemž regulátor 15 termoelektrického chladiče je spojený s termoelektrickým chladičem 72 základní desky přes průchodku 84 pro kabely; a přičemž vysokonapěťový spínač 16 je spojený s elektrooptickým modulátorem přes průchodku 83 pro vysokonapěťové kabely.The electronics of the laser are designed in such a way that all electrical and electronic components are located in the electrical box 8 next to the main box 7. This reduces the risk associated with cable routing to only the supply of 24 V amplitude and the supply of control signals for interlock and emergency stop, timing (trigger) and the communication interface itself. Control of the laser is provided by the control unit 10, which distributes power and is connected to the control and communication bus to other electronic modules of the system. These modules are mainly a current source 9 with a peak power of >5500 W for switching diodes, a high-voltage source 17 with an adjustable amplitude in the range of 2200 to 5500 V, which is further connected to a high-voltage switch 16 with a fast rising edge of <10 ns. Furthermore, the control unit 10 is connected to the regulator 15 of the thermoelectric cooler 72, while the current source 9 is connected to the diodes through the grommet 85 for power cables; and wherein the thermoelectric cooler controller 15 is connected to the motherboard thermoelectric cooler 72 via a cable grommet 84; and wherein the high voltage switch 16 is connected to the electro-optical modulator via a grommet 83 for high voltage cables.

Komunikaci mezi jednotlivými moduly zajišťuje protokol, který je přenášen skrz sériovou sběrnici RS485. Součástí řídící jednotky je dohled nad bezpečností realizovaný prostřednictvím interlocku a snímání teploty na krystalu 14, čerpací diodě. V případě vyhodnocení nebezpečného stavu laser okamžitě přeruší svou činnost.Communication between individual modules is ensured by a protocol that is transmitted through the RS485 serial bus. Part of the control unit is safety supervision implemented through an interlock and temperature sensing on crystal 14, a pumping diode. In the event of an evaluation of a dangerous condition, the laser immediately stops its operation.

Teplotní stabilizaci čerpací diody a aktivního krystalu 14 zajišťuje soustava termoelektrických článků, jejichž umístění bylo zvoleno na základě numerických simulací odvodu tepla celé sestavy tak, aby umístění umožňovalo odvod tepla co nejefektivněji. Odvod tepla z celé sestavy je směrován do dna přístroje, kde se nacházejí další termoelektrické chladiče 72 základní desky. Pod skříní přístroje je umístěno žebrování chladičů 72 základní desky, které slouží k efektivnímu odvodu tepla. Tyto prvky společně vytvářejí kompaktní celek, který autonomně zajišťuje optimální tepelnou stabilitu přístroje. Není proto třeba laser připojovat k samostatnému vodnímu chladiči 72 základní desky. Elektrický box 8 je chlazen prouděním vzduchu zajištěným vhodně umístěným ventilátorem 81.Temperature stabilization of the pump diode and active crystal 14 is provided by a system of thermoelectric cells, the location of which was chosen based on numerical simulations of the heat dissipation of the entire assembly so that the location enables heat dissipation as efficiently as possible. Heat removal from the entire assembly is directed to the bottom of the device, where additional thermoelectric coolers 72 of the base plate are located. Beneath the case of the device is placed the ribbing of the base plate coolers 72, which are used for effective heat dissipation. Together, these elements create a compact unit that autonomously ensures optimal thermal stability of the device. Therefore, there is no need to connect the laser to a separate water cooler 72 of the base plate. The electric box 8 is cooled by air flow provided by a suitably located fan 81.

Uchycení skříně je řešeno pomocí odpružených držáků, které se šroubují přímo na tělo skříně. Tento design umožňuje snadnou montáž a zajišťuje pevné a stabilní uchycení skříně. Odpružené držáky také poskytují ochranu před vibracemi.The cabinet is fixed using spring-loaded brackets that are screwed directly onto the cabinet body. This design allows for easy assembly and ensures a firm and stable attachment of the cabinet. The sprung mounts also provide protection against vibration.

Průmyslová využitelnostIndustrial applicability

Předkládané technické řešení nachází zejména uplatnění v konstrukci laseru pro spektroskopii laserem buzeného plazmatu anebo pro laserové čištění.The presented technical solution is mainly used in the design of a laser for the spectroscopy of laser-excited plasma or for laser cleaning.

Claims (17)

1 Modul s aktivním prostředím1 Module with an active environment 1. Pevnolátkový Q-spínaný laserový systém obsahující • zásobník čerpacích diod obsahující diody pro čerpání aktivního prostředí laserového rezonátoru, přičemž diody jsou kvazikontinuální a v ustáleném režimu; a přičemž je zásobník čerpacích diod chlazený; a • kolimátor pro kolimaci čerpacího svazku z diod do aktivního prostředí; přičemž • aktivní prostředí je krystal (14); a • Q-spínač (3) obsahující polarizační kostku (31), čtvrtvlnnou destičku (32) a elektrooptický modulátor pro modulaci vnitřních ztrát rezonátoru, přičemž polarizační kostka (31) je umístěna za krystalem (14); a čtvrtvlnná destička (32) je umístěna za polarizační kostkou (31) a elektrooptický modulátor je umístěný za čtvrtvlnnou destičkou (32); a • výstupní zrcadlo (4) laserového rezonátoru umístěné za elektrooptickým modulátorem, vyznačující se tím, že • kolimátor je kolimátor (11) pomalé osy umístěný bezprostředně za zásobník čerpacích diod, přičemž ohnisko kolimátoru neleží na povrchu čerpacích diod; a přičemž systém dále obsahuje • homogenizátor (13) umístěný mezi kolimátorem (11) a krystalem (14), přičemž • homogenizátor (13) je ve tvaru — zužujícího komolého hranolu, nebo — zužujícího komolého tělesa, přičemž čelo pro vstup čerpacího svazku z kolimátoru (11) je čtyřúhelník a čelo pro výstup čerpacího svazku homogenizátoru (13) je kruhové; a přičemž • zásobník čerpacích diod a krystal (14) jsou chlazeny termoelektrickými články (12 a 142) pro odvádění odpadního tepla skrz základní desku; přičemž • základní deska je chlazena termoelektrickými chladiči (72) základní desky.1. A solid-state Q-switched laser system comprising • a pump diode stack comprising diodes for pumping the active medium of the laser resonator, the diodes being quasi-continuous and steady-state; and wherein the stack of pump diodes is cooled; and • a collimator for collimating the pumping beam from the diodes into the active environment; where • the active environment is a crystal (14); and • Q-switch (3) containing a polarizing cube (31), a quarter-wave plate (32) and an electro-optical modulator for modulating the internal losses of the resonator, the polarizing cube (31) being placed behind the crystal (14); and the quarter-wave plate (32) is located behind the polarizing cube (31) and the electro-optical modulator is located behind the quarter-wave plate (32); and • the output mirror (4) of the laser resonator located behind the electro-optical modulator, characterized in that • the collimator is a slow-axis collimator (11) located immediately behind the stack of pump diodes, while the focal point of the collimator does not lie on the surface of the pump diodes; and wherein the system further comprises • a homogenizer (13) located between the collimator (11) and the crystal (14), wherein • the homogenizer (13) is in the form of — a tapering truncated prism, or — a tapering truncated body, while the face for the input of the pumping beam from the collimator (11) is a quadrilateral, and the face for the outlet of the homogenizer pump bundle (13) is circular; and wherein • the pump diode stack and crystal (14) are cooled by thermoelectric cells (12 and 142) to dissipate waste heat through the base plate; while • the base plate is cooled by thermoelectric coolers (72) of the base plate. 2 Apertura2 Aperture 2. Pevnolátkový Q-spínaný laserový systém podle nároku 1, vyznačující se tím, že krystal (14) je podélně segmentovaný krystal (14), přičemž každý segment krystalu (14) obsahuje různou úroveň dopace aktivním iontem; a přičemž je krystal (14) podélně čerpán.2. A solid-state Q-switched laser system according to claim 1, characterized in that the crystal (14) is a longitudinally segmented crystal (14), each segment of the crystal (14) containing a different level of active ion doping; and wherein the crystal (14) is longitudinally pumped. 3 Q-spínač3 Q-switch 31 Polarizační kostka31 Polarization Cube 32 Čtvrtvlnná destička32 Quarter-wave plate 33 Pockelsova cela33 Pockels cell 3. Pevnolátkový Q-spínaný laserový systém podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že vytváří nanosekundové pulzy s energii do 60 mJ.3. A solid-state Q-switched laser system according to any one of the preceding claims, characterized in that it produces nanosecond pulses with an energy of up to 60 mJ. 4 Výstupní zrcadlo4 Output mirror 4. Pevnolátkový Q-spínaný laserový systém podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že krystal (14) aktivního prostředí je Nd:YAG.4. A solid-state Q-switched laser system according to any one of the preceding claims, characterized in that the crystal (14) of the active medium is Nd:YAG. 5 Pár zrcadel pro nasměrování výstupního svazku5 A pair of mirrors to direct the output beam 5. Pevnolátkový Q-spínaný laserový systém podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že krystal (14) aktivního prostředí je válcového tvaru.5. A solid-state Q-switched laser system according to any one of the preceding claims, characterized in that the crystal (14) of the active medium is cylindrical in shape. 6 Teleskop6 Telescope 6. Pevnolátkový Q-spínaný laserový systém podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že krystal (14) aktivního prostředí obsahuje dichroickou vrstvu (141) nanesenou na čele krystalu (14) přilehlé homogenizátoru (13), přičemž dichroická vrstva (141) 6. A solid-state Q-switched laser system according to any one of the preceding claims, characterized in that the crystal (14) of the active medium contains a dichroic layer (141) deposited on the face of the crystal (14) adjacent to the homogenizer (13), wherein the dichroic layer (141) 7 Hlavní box7 Main box 71 Výstupní okénko71 Output window 72 Termoelektrické chladiče základní desky72 Thermoelectric motherboard coolers 7. Pevnolátkový Q-spínaný laserový systém podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že krystal (14) aktivního prostředí obsahuje antireflexní vrstvu nanesenou na čele krystalu (14) pro emisi laserového záření, přičemž antireflexní vrstva propouští laserové záření o vlnové délce 1064 nm.7. A solid-state Q-switched laser system according to any one of the preceding claims, characterized in that the crystal (14) of the active medium contains an anti-reflection layer deposited on the face of the crystal (14) for the emission of laser radiation, the anti-reflection layer transmitting laser radiation with a wavelength of 1064 n.m. 8 Elektrický box8 Electric box 81 Ventilátor81 Fan 82 Konektorový panel82 Connector panel 83 Průchodka pro vysokonapěťové kabely83 Grommet for high voltage cables 84 Průchodka pro kabely84 Grommet for cables 85 Průchodka pro silové kabely85 Grommet for power cables 8. Pevnolátkový Q-spínaný laserový systém podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že čelo krystalu (14) aktivního prostředí je ploché, přičemž toto čelo je přiléhající k homogenizátoru (13).8. A solid-state Q-switched laser system according to any one of the preceding claims, characterized in that the face of the crystal (14) of the active medium is flat, this face being adjacent to the homogenizer (13). - 8 CZ 37302 U1 odráží optické záření o vlnové délce 1064 nm zpět do krystalu (14) a propouští záření o vlnové délce 808 nm.- 8 CZ 37302 U1 reflects optical radiation with a wavelength of 1064 nm back to the crystal (14) and transmits radiation with a wavelength of 808 nm. 9 Proudový zdroj pro spínání diod9 Current source for switching diodes - 9 CZ 37302 U1- 9 CZ 37302 U1 20. Laserový přístroj podle kteréhokoliv z nároků 16 až 19, vyznačující se tím, že elektrický box (8) obsahuje konektorový panel (82) pro přivedení napájení spojený s řídicí jednotkou (10); přičemž řídicí jednotka (10) je spojena s ventilátorem (81) pro odvod tepla z prostoru a proudovým zdrojem (9) pro spínání diod a vysokonapěťovým zdrojem (17), který je dále spojený s vysokonapěťovým 5 spínačem (16), a regulátorem (15) termoelektrického chladiče (72), přičemž proudový zdroj (9) je spojený s diodami přes průchodku (85) pro silové kabely; a přičemž regulátor (15) termoelektrického chladiče je spojený s termoelektrickým chladičem (72) základní desky přes průchodku (84) pro kabely; a přičemž vysokonapěťový spínač (16) je spojený s elektrooptickým modulátorem přes průchodku (83) pro vysokonapěťové kabely.20. A laser device according to any one of claims 16 to 19, characterized in that the electrical box (8) contains a connector panel (82) for supplying power connected to the control unit (10); while the control unit (10) is connected to a fan (81) for removing heat from the space and a current source (9) for switching diodes and a high-voltage source (17), which is further connected to a high-voltage 5 switch (16) and a regulator (15 ) of a thermoelectric cooler (72), the current source (9) being connected to the diodes via a grommet (85) for power cables; and wherein the thermoelectric cooler controller (15) is connected to the motherboard thermoelectric cooler (72) via a cable grommet (84); and wherein the high voltage switch (16) is connected to the electro-optical modulator via a grommet (83) for high voltage cables. 9. Pevnolátkový Q-spínaný laserový systém podle kteréhokoliv z nároků 1 až 7, vyznačující se tím, že čelo krystalu (14) aktivního prostředí je zakřivené, přičemž toto čelo je přiléhající k homogenizátoru (13).9. A solid-state Q-switched laser system according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the face of the crystal (14) of the active medium is curved, this face being adjacent to the homogenizer (13). 10 Řídící elektronika10 Control electronics 10 21. Laserový přístroj podle kteréhokoliv z nároků 16 až 20, vyznačující se tím, že proudový zdroj (9) pro spínání diod, regulátor (15) termoelektrických článků, vysokonapěťový spínač (16) a vysokonapěťový zdroj (17) jsou připojeny, řízeny a napájeny z řídící jednotky (10), přičemž komunikace mezi nimi je realizována pomocí sériové komunikační sběrnice RS485.10 21. Laser device according to any one of claims 16 to 20, characterized in that the current source (9) for switching diodes, the regulator (15) of thermoelectric cells, the high-voltage switch (16) and the high-voltage source (17) are connected, controlled and powered from the control unit (10), while the communication between them is realized using the RS485 serial communication bus. 10. Pevnolátkový Q-spínaný laserový systém podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že výstupní zrcadlo (4) laserového rezonátoru je zakřivené, a přičemž laserový rezonátor je stabilní laserový rezonátor.10. A solid-state Q-switched laser system according to any one of the preceding claims, characterized in that the output mirror (4) of the laser resonator is curved, and wherein the laser resonator is a stable laser resonator. 11 Kolimátorem pomalé osy11 Slow axis collimator 11. Pevnolátkový Q-spínaný laserový systém podle kteréhokoliv z nároků 1 až 9, vyznačující se tím, že laserový rezonátor je nestabilní laserový rezonátor v pozitivní větvi obsahující optickou čočku kompenzující teplotní čočku krystalu (14), přičemž optická čočka je umístěna mezi krystalem (14) a Q spínačem (3); a přičemž výstupní zrcadlo (4) je zakřivené.11. A solid-state Q-switched laser system according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the laser resonator is an unstable laser resonator in the positive branch containing an optical lens compensating the temperature lens of the crystal (14), the optical lens being placed between the crystal (14 ) and Q switch (3); and wherein the output mirror (4) is curved. 12 Termoelektrický chladič12 Thermoelectric cooler 12. Pevnolátkový Q-spínaný laserový systém podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že výstupní zrcadlo (4) laserového rezonátoru je zrcadlo s proměnnou odrazivostí.12. A solid-state Q-switched laser system according to any one of the preceding claims, characterized in that the output mirror (4) of the laser resonator is a mirror with variable reflectivity. 13 Homogenizátor svazku13 Bundle homogenizer 13. Pevnolátkový Q-spínaný laserový systém podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že vstupní a výstupní čelo homogenizátoru (13) je opatřeno antireflexní vrstvou pro optické záření na vlnové délce 808 nm.13. A solid-state Q-switched laser system according to any one of the preceding claims, characterized in that the input and output face of the homogenizer (13) is provided with an anti-reflective layer for optical radiation at a wavelength of 808 nm. 14 Krystal14 Crystal 141 Dichroická vrstva, HR pro 1064 nm, AR pro 808 nm141 Dichroic layer, HR for 1064 nm, AR for 808 nm 142 Termoelektrický chladič krystalu142 Thermoelectric crystal cooler 14. Pevnolátkový Q-spínaný laserový systém podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že laserový svazek je směrován pomocí páru (5) zrcadel skrz teleskop (6) pro úpravu poloměru a divergence supergausovského výstupního svazku.14. A solid-state Q-switched laser system according to any one of the preceding claims, characterized in that the laser beam is directed by means of a pair (5) of mirrors through a telescope (6) to adjust the radius and divergence of the super-Gaussian output beam. 15 Regulátor termoelektrických článků15 Regulator of thermoelectric cells 15 2 výkresy15 2 drawings Seznam vztahových značek:List of relationship tags: 15. Pevnolátkový Q-spínaný laserový systém podle nároku 14, vyznačující se tím, že hlavní box (7) dále obsahuje pár (5) zrcadel a teleskop (6) pro směrování výstupu laserového svazku.15. Solid-state Q-switched laser system according to claim 14, characterized in that the main box (7) further contains a pair (5) of mirrors and a telescope (6) for directing the output of the laser beam. 16 Vysokonapěťový spínač16 High voltage switch 16. Laserový přístroj, vyznačující se tím, že obsahuje pevnolátkový Q-spínaný laserový systém podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, přičemž laserový přístroj je umístěn v pevné mechanické konstrukci pro stabilizaci, přičemž konstrukce se sestává z hlavního boxu (7) obsahujícího pevnolátkový Q-spínaný laserový systém; a z elektrického boxu (8), přičemž hlavní box (7) a elektrický box (8) jsou od sebe oddělené.16. A laser device, characterized in that it comprises a solid-state Q-switched laser system according to any one of the preceding claims, wherein the laser device is housed in a fixed mechanical structure for stabilization, the structure consisting of a main box (7) containing a solid-state Q-switched laser system; and from the electrical box (8), whereby the main box (7) and the electrical box (8) are separated from each other. 17. Laserový přístroj podle nároku 16, vyznačující se tím, že hlavní box (7) a/nebo elektrický box (8) je/jsou opatřen/y pasivním/i chladičem/i (12 a 142) s ventilátorem a elektrický box (8) je dále opatřen ventilátorem pro chlazení.17. Laser device according to claim 16, characterized in that the main box (7) and/or the electrical box (8) is/are provided with a passive cooler (12 and 142) with a fan and the electrical box (8) ) is also equipped with a fan for cooling. 18. Laserový přístroj podle nároku 16 nebo 17, vyznačující se tím, že pasivní chladič hlavního boxu (7) a/nebo elektrického boxu (8) je opatřen žebrováním.18. Laser device according to claim 16 or 17, characterized in that the passive cooler of the main box (7) and/or electrical box (8) is equipped with fins. 19. Laserový přístroj podle kteréhokoliv z nároků 16 až 18, vyznačující se tím, že základní deska obsahuje termoelektrický chladič (142) krystalu (14) s žebrováním.19. Laser device according to any one of claims 16 to 18, characterized in that the base plate contains a thermoelectric cooler (142) of the crystal (14) with fins. 17 Vysokonapěťový zdroj17 High voltage source
CZ2023-41227U 2023-08-18 2023-08-18 A solid-state Q-switched laser system and a laser instrument CZ37302U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2023-41227U CZ37302U1 (en) 2023-08-18 2023-08-18 A solid-state Q-switched laser system and a laser instrument

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2023-41227U CZ37302U1 (en) 2023-08-18 2023-08-18 A solid-state Q-switched laser system and a laser instrument

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CZ37302U1 true CZ37302U1 (en) 2023-09-12

Family

ID=88016649

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ2023-41227U CZ37302U1 (en) 2023-08-18 2023-08-18 A solid-state Q-switched laser system and a laser instrument

Country Status (1)

Country Link
CZ (1) CZ37302U1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7970039B2 (en) Laser apparatus
US8204094B2 (en) Scalable, efficient laser systems
US7408971B2 (en) Longitudinally pumped solid state laser and methods of making and using
US5243615A (en) High-powered intracavity non-linear optic laser
US6816533B2 (en) Laser oscillator
KR20210114400A (en) Diode Pumped Solid State Laser Device for Laser Annealing
Sprangle et al. Incoherent combining of high-power fiber lasers for long-range directed energy applications
Luttmann et al. Very high-efficiency frequency-tripled Nd: YAG MOPA for spaceborne lidar
CZ37302U1 (en) A solid-state Q-switched laser system and a laser instrument
US11881676B2 (en) End-pumped Q-switched laser
Treichel et al. Highly-efficient, frequency-tripled Nd: YAG laser for spaceborne LIDARs
Deana et al. High-efficiency Q-switched and diffraction-limited Nd: YLF side-pumped laser
Liu et al. 7 kHz sub-nanosecond microchip laser amplified by a grazing incidence double pass slab amplifier
CN112688151A (en) 266nm deep ultraviolet solid laser
Meissner et al. 200-W Tm: YLF INNOSLAB laser
EP3467970B1 (en) Solid-state laser device
Rodin et al. High average power picosecond laser for selective material processing at 1342 nm wavelength
Speiser et al. Thin disk laser in the 2μm wavelength range
Lange et al. Fully integrated Q-switch for commercial high-power resonator with solitary XLMA-fiber
Neumann et al. Development of a pulsed laser system for laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS)
US20230319959A1 (en) All-Optical Laser-Driven Light Source with Electrodeless Ignition
US20160141827A1 (en) Solid State Laser System
Pavel et al. All-poly-crystalline ceramics Nd: YAG/Cr 4+: YAG monolithic micro-lasers with multiple-beam output
Maleki et al. High peak power side diode-pumped pulsed Nd: YAG laser with concave–concave stable resonator
Everett Flashlamp-excited dye lasers

Legal Events

Date Code Title Description
FG1K Utility model registered

Effective date: 20230912