RO125487A2 - Sistem laser compact în pulsuri de sute de picosecunde - Google Patents

Abstract

Invenţia se referă la un sistem laser compact, care emite pulsuri scurte, cu durata de sute de picosecunde. Sistemul laser, conform invenţiei, este alcătuit dintr-un ansamblu cap laser care include un microlaser cu oscilator microcip în regim Q-switch pasiv, pompat cu o diodă laser, parametrii optici ai oscilatorului fiind astfel aleşi, încât microlaserul să genereze pulsuri laser cu durata mai mică de 500 ps, fiecare fascicul laser generat fiind transmis, printr-un expandor, o lamă semiundă (WP) şi un izolator optic, unui amplificator cu două treceri, format dintr-un cristal Nd:YAG, plasat într-o incintă de pompaj, unde este pompat cu o lampă flash, la ieşirea din amplificator, fasciculul fiind aplicat unor cristale (LBO şi BBO) neliniare, pentru generarea unor armonici pe lungimile de undă 532 nm şi, respectiv, 266 nm, şi dintr-o unitate driver care furnizează pulsuri de energie electrică lămpii flash, controlează temperatura incintei de pompaj a mediului amplificator şi alimentează dioda laser de pompaj a microcipului laser.

Description

OFICIUL DE STAT PENTRU INVENȚII Șl MĂRCI Cerere de brevet dejnvenție

Nr 2oo§

111« ·α«οαοζΒθΒΐα«βϊΐαηΒη ța ca ancaaananaoisan I] Data denozit ⁵ “^jL' ^2Μθ

UJ~x CllCl. ULV|Jl.'^Al a«aaueBaaaonouaaaaa«aa fi

Sistem laser compact in pulsuri de sute de picosecunde

Invenția se refera la un sistem laser compact care emite pulsuri scurte cu durata mai mica de 500 ps, energie maxima pe puls 20 mJ, frecventa de repetie maxima 10 Hz, la lungimea de unda infrarosie de 1064 nm si, prin conversie neliniara, la lungimile de unda de 532 nm (verde) si 266 nm (ultraviolet).

Sunt cunoscute sisteme laser in regim de blocare a modurilor (mode-locking) sau in regim de comutare a factorului de calitate (Q-switch) cu compresie temporala SBS (stimulated Brillouin scattering), care emit pulsuri de picosecunde cu energie pe puls cuprinsa in gama zeci-sute milijouli. Dezavantajul acestor laseri consta in faptul ca sunt sisteme sofisticate, costisitoare, de dimensiuni mari, inadecvate pentru aplicațiile de teren sau pentru incorporarea lor in instalatii folosite la micro-procesari. [1,2]

Problema tehnica pe care o rezolva invenția este realizarea unui sistem laser cu emisie in pulsuri cu durata sub 500 picosecunde cu energie pe puls de pana la 20mJ, simplu, compact, la un preț de cost relativ scăzut, pentru aplicatii in micro-procesarea materialelor, telemetrie, LIDAR, monitorizarea perimetrelor si a mediului ambiant.

Sistemul laser in pulsuri de sute de picosecunde, alcătuit dintr-un laser miniatural (microlaser) cu oscilator laser microchip in regim Q-switch pasiv pompat cu dioda laser si cuplat cu un amplificator Nd:YAG cu doua treceri pompat cu lampa flash, conform invenției, înlătură dezavantajele de mai sus prin aceea ca pulsul laser de picosecunde si energie pe puls de pana in 10 pJ emis de microlaser este amplificat intr-un amplificator Nd:YAG compact, cu câștig in energie pe puls mai mare de 2000, fiind astfel simplu, ieftin, de dimensiuni reduse, foarte indicat pentru aplicațiile menționate.

Sistemul laser in pulsuri de sute de picosecunde, conform invenției, prezintă următoarele avantaje:

- utilizează un oscilator-pilot miniatural sau microlaser, realizat in tehnologie microchip, care emite pulsuri de sute de picosecunde de mica energie, cu distribuție de intensitate transversala Gaussiana, cu caracteristici de propagare apropiate de limita de difracție, avand un factor de calitate M² ~ 1,1.

- pompajul optic al mediului amplificator Nd:YAG cu lampa flash care permite obținerea unui puls de pompaj foarte intens avand o putere optica de pana la 100 KW pe puls, necesara obținerii unui câștig mare in etajul amplificator, utilizând o sursa electrica simpla si compacta pentru alimentarea lămpii flash.

Se da in continuare un exemplu de realizare a invenției in legătură cu figura 1, care reprezintă schema bloc a sistemului laser cu emisie pe armonica a 4-a optica, in ultraviolet (UV), la lungimea de unda de 266 nm.

Sistemul laser cu emisie in pulsuri de picosecunde, aratat schematic in fig. 1, este alcătuit din doua unitati fizice: ansamblul cap laser si unitatea driver comandata prin calculator. Ansamblul cap laser include la rândul sau un microlaser care emite pulsuri de picosecunde pe lungimea de unda de 1064nm, pompat cu dioda laser cuplata prin fibra optica, un amplificator laser cu cristal Nd'YAG nommt t · neliniare cu denumirea comerciala T BO ci nnn ^{P U 81} cristalele lungimile de unda ^pra‘ⁿ‘ ν'™ armonicilor pe (injumatatirea «de^). sat ^ÎX^ “ °X capetele strecturii primește fasciculul laser de la dioda Hp „ ^{pnn Care microc}hip-ul convergenta pentru a lama scunda WP care pennite controlul direcției de potaS a XcuXXl° “— ^{de ,a} ° X «

După ieșirea exemplul din fig.l este extras doar fasciculul delsire ™ XI us.r^ st a unui software dedicat accesat printr-un calculator. interfața

Referințe hi hLtp://www.ekspla.com/en/main/Droducts/17/19?PlD₌459

[2] http://www.quantel.fr/fr/fiche Droduitohn

Claims (1)

1. Revendicări

   1. Sistem laser compact cu emisie in pulsuri de sute de picosecunde la lungimea de unda de 1064 nm, caracterizat prin aceea ca este alcătuit dintr-un microlaser cu oscilator microchip, in regim Q-switch pasiv pompat cu dioda laser, parametrii optici ai oscilatorului fiind astfel aleși incat microlaserul sa genereze pulsuri laser avand durata mai mica de 500 ps, radiația microlaserului fiind cuplata, printr-un izolator optic, cu un amplificator Nd:YAG cu câștig mare pompat cu lampa flash, astfel incat, la ieșirea din etajul amplificator, energia pulsului laser amplificat sa fie de ordinul a zeci de milijouli la o frecventa de repetiție de pana la 10Hz.