RU185402U1 - Импульсный твердотельный лазер - Google Patents

Импульсный твердотельный лазер Download PDF

Info

Publication number
RU185402U1
RU185402U1 RU2018125979U RU2018125979U RU185402U1 RU 185402 U1 RU185402 U1 RU 185402U1 RU 2018125979 U RU2018125979 U RU 2018125979U RU 2018125979 U RU2018125979 U RU 2018125979U RU 185402 U1 RU185402 U1 RU 185402U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
active element
roof
prism
plane passing
axis
Prior art date
Application number
RU2018125979U
Other languages
English (en)
Inventor
Владимир Михайлович Гармаш
Екатерина Максимовна Володина
Александр Иванович Ляшенко
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Научно-технологический центр уникального приборостроения Российской академии наук (НТЦ УП РАН)
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 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Научно-технологический центр уникального приборостроения Российской академии наук (НТЦ УП РАН) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Научно-технологический центр уникального приборостроения Российской академии наук (НТЦ УП РАН)
Priority to RU2018125979U priority Critical patent/RU185402U1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU185402U1 publication Critical patent/RU185402U1/ru

Links

Images

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
    • H01S3/10Controlling 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

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Lasers (AREA)

Abstract

Полезная модель относится к лазерной технике. Импульсный твердотельный лазер содержит в резонаторе частично прозрачное зеркало, две 90-градусные призмы-крыши, активный и электрооптический элементы, поляризатор. Первая призма-крыша расположена по одну сторону от активного элемента таким образом, что ее ребро при вершине перпендикулярно геометрической оси активного элемента и лежит в вертикальной плоскости, проходящей через эту ось. Вторая призма-крыша расположена по другую сторону от активного элемента и лежит в горизонтальной плоскости, проходящей через эту ось. Нерабочая торцевая грань второй призмы-крыши лежит в вертикальной плоскости, проходящей через геометрическую ось активного элемента. Частично прозрачное зеркало, рядом с которым расположены электрооптический элемент и поляризатор, находится по ту же сторону от активного элемента, что и вторая призма-крыша, и ориентировано рабочими гранями перпендикулярно геометрической оси активного элемента. Между активным элементом и поляризатором дополнительно установлено плоское глухое зеркало с прямолинейным краем, лежащим в горизонтальной плоскости, проходящей через геометрическую ось активного элемента. Глухое зеркало перпендикулярно геометрической оси активного элемента. Технический результат заключается в повышении эффективности, плотности энергии и частоты повторения моноимпульсов излучения твердотельного лазера с модуляцией добротности резонатора. 2 ил.

Description

Полезная модель относится к лазерной технике, в частности к твердотельным импульсным лазерам.
Импульсные твердотельные лазеры с электрооптической модуляцией добротности резонатора, как генераторы мощных импульсов (моноимпульсов) электромагнитного излучения в наносекундном диапазоне длительности импульсов, широко применяются в научно-прикладных исследованиях, в медицинской технике, в системах экологического мониторинга окружающей среды, в технологических установках.
В качестве лазеров ИК спектрального диапазона часто используются лазеры на кристаллах, содержащих ионы Nd3+ (АИГ:Nd, АИ:Nd, ГСГГ:Cr, Nd, ИСГГ:Cr, Nd и т.д)
Для модуляции добротности резонатора используются затворы на основе электрооптических элементов из кристаллов DKDP, LiNbO3, RTP, KTP.
Известен импульсный твердотельный лазер с резонатором, образованным частично прозрачным и глухим зеркалами и содержащим активный элемент из АИГ:Nd, поляризатор и электрооптический элемент [1]
Пространственная структура многомодового моноимпульсного излучения данного лазера в режиме модуляции добротности резонатора является неоднородной, что снижает КПД лазера и эффективность процессов преобразования частоты излучения методами нелинейной оптики.
Известен также импульсный твердотельный лазер с резонатором на основе оптической схемы двухпроходного усилителя кольцевого типа, который обладает более низким порогом генерации (до 2-х раз) и более высоким КПД [2]
Пространственная структура многомодового моноимпульсного излучения такого лазера отличается более высокой степенью равномерности. Однако, так как излучение лазера занимает всю площадь поперечного сечения активного элемента, плотность энергии моноимпульсов излучения оказывается недостаточно высокой, чтобы обеспечить высокую эффективность процессов преобразования частоты излучения в другие спектральные диапазоны.
Особенно сильно это обстоятельство проявляется в режиме работы лазера с большой частотой повторения импульсов вследствие необходимости снижения энергии импульсов накачки из-за ограничения по средней мощности накачки.
Для повышения плотности энергии моноимпульсов излучения и снижения порога генерации применяются многопроходовые оптические схемы резонаторов, в которых поперечное сечение пучка излучения меньше площади поперечного сечения активного элемента.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели является импульсный твердотельный лазер [3], содержащий в резонаторе частично прозрачное зеркало, электрооптический элемент, поляризатор, активный элемент, две 90-градусные призмы-крыши, при этом первая призма-крыша расположена по одну сторону от активного элемента таким образом, что ее ребро при вершине перпендикулярно геометрической оси активного элемента и лежит в вертикальной плоскости, проходящей через эту ось, вторая призма-крыша расположена по другую сторону от активного элемента, таким образом, что ее ребро при вершине перпендикулярно геометрической оси активного элемента и лежит в горизонтальной плоскости, проходящей через эту ось, нерабочая торцевая поверхность второй призмы-крыши лежит в вертикальной плоскости, проходящей через геометрическую ось активного элемента.
В лазере-прототипе [3] излучение при полном обходе резонатора проходит активный элемент 4 раза, а не 2 раза, как в лазере-аналоге [1], что позволяет снизить порог генерации и повысить частоту повторения моноимпульсов излучения до 2-х раз. Уменьшение площади поперечного сечения лазерного пучка в 2 раза позволяет также увеличить плотность энергии моноимпульсов излучения. Однако при необходимости дальнейшего увеличения частоты повторения моноимпульсов излучения требуется дальнейшее повышение эффективности лазера за счет снижения порога генерации и повышение плотности энергии моноимпульсов излучения за счет уменьшения площади поперечного сечения пучка излучения.
Задачей полезной модели является повышение эффективности импульсного твердотельного лазера с модуляцией добротности резонатора, плотности энергии моноимпульсов излучения и частоты повторения моноимпульсов.
Поставленная задача решается за счет того, что в импульсном твердотельном лазере, содержащем в резонаторе частично прозрачное зеркало, электрооптический элемент, поляризатор, активный элемент, две 90-градусные призмы-крыши, при этом первая призма-крыша расположена по одну сторону от активного элемента таким образом, что ее ребро при вершине перпендикулярно геометрической оси активного элемента и лежит в вертикальной плоскости, проходящей через эту ось, вторая призма-крыша расположена по другую сторону от активного элемента таким образом, что ее ребро при вершине перпендикулярно геометрической оси активного элемента и лежит в горизонтальной плоскости, проходящей через эту ось, нерабочая торцевая грань второй призмы-крыши лежит в вертикальной плоскости, проходящей через геометрическую ось активного элемента, между активным элементом и поляризатором дополнительно установлено плоское глухое зеркало с прямолинейным краем, лежащем в горизонтальной плоскости, проходящей через геометрическую ось активного элемента, причем рабочая грань плоского глухого зеркала перпендикулярна геометрической оси активного элемента.
Установка в резонаторе дополнительного глухого зеркала с прямолинейным краем в качестве концевого отражателя позволила увеличить количество проходов излучения через активный элемент в 2 раза (по сравнению с прототипом) при полном обходе излучения резонатора.
При этом порог генерации снизился в 2 раза, а площадь поперечного сечения пучка излучения лазера уменьшилась также в 2 раза, что привело к соответствующему росту плотности энергии моноимпульсов излучения.
На Фиг. 1 представлена оптическая схема предлагаемой полезной модели в горизонтальной плоскости. На Фиг. 2 представлена оптическая схема устройства в вертикальной плоскости.
Резонатор лазера образован частично прозрачным зеркалом 1 и глухим зеркалом 2, между которыми расположены последовательно по ходу отраженного от зеркала 1 излучения электрооптический элемент 3, поляризатор 4, активный элемент 5 (первой четвертью своего поперечного сечения), первая призма-крыша 6, активный элемент 5 (второй четвертью своего поперечного сечения), вторая призма-крыша 7, активный элемент 5 (третьей четвертью своего поперечного сечения), первая призма-крыша 6, активный элемент 5 (четвертой четвертью своего поперечного сечения).
В качестве активного элемента 5 могут быть использованы элементы из кристаллов АИГ:Nd, АИ:Nd, ГСГГ:Cr, Nd, ИСГГ:Cr, Nd и др.
Предлагаемый лазер работает следующим образом. В импульсно-периодическом режиме за время каждого импульса накачки при "закрытом" электрооптическом затворе, который сформирован частично прозрачным зеркалом 1, электрооптическим элементом 3 и поляризатором 4, происходит накопление инверсной населенности или рост коэффициента усиления в активном элементе 5.
Когда коэффициент усиления достигает максимального значения, на электроды электрооптического элемента 3 подается импульс высоковольтного "отпирающего" напряжения. При этом электрооптический затвор открывается и в резонаторе генерируется мощный моноимпульс лазерного излучения.
Так как при полном обходе излучением резонатора активный элемент 5 проходится излучением 8 раз (а не 4 раза, как в прототипе), порог генерации предлагаемого лазера снижается по сравнению с лазером-прототипом в 2 раза.
За счет взаимного расположения глухого зеркала и призм-крыш площадь поперечного сечения пучка излучения составляет только четвертую часть поперечного сечения активного элемента, что приводит к повышению плотности энергии моноимпульсов излучения в 2 раза при одной и той же выходной энергии в сравнении с лазером-прототипом.
Предлагаемый импульсный лазер превосходит лазер-прототип по эффективности в 2 раза, что позволяет увеличить предельную частоту повторения импульсов также до 2 раз, и превосходит прототип по плотности энергии моноимпульсов излучения в 2 раза, что позволяет существенно увеличить эффективность процессов преобразования частоты изучения лазера в другие спектральные диапазоны методами нелинейной оптики.
Таким образом, задача предлагаемой полезной модели по повышению эффективности импульсного твердотельного лазера с модуляцией добротности резонатора, плотности энергии моноимпульсов излучения и частоты повторения моноимпульсов выполнена.
Источник информации:
1. Г.М. Зверев, Ю.Д. Голяев. Лазеры на кристаллах и их применение. М. «Радио и связь», «Рикел», 1994, с. 227.
2. В.М. Гармаш, Е.А. Исаева, А.И. Ляшенко. Эффективные моноимпульсные лазеры на АИГ:Nd3+ с резонаторами на основе оптических схем двухпроходных усилителей. Физические основы приборостроения, 2016, т. 5, №3(20), С. 48-55
3. А.А. Казаков, А.И. Ляшенко, В.В. Струкова. Импульсный твердотельный лазер с генерацией высших гармоник излучения Патент РФ №232502 от 06.09.2006 г. (прототип).

Claims (1)

  1. Импульсный твердотельный лазер, содержащий в резонаторе частично прозрачное зеркало, электрооптический элемент, поляризатор, активный элемент, две 90-градусные призмы-крыши, при этом первая призма-крыша расположена по одну сторону от активного элемента таким образом, что ее ребро при вершине перпендикулярно геометрической оси активного элемента и лежит в вертикальной плоскости, проходящей через эту ось, вторая призма-крыша расположена по другую сторону от активного элемента таким образом, что ее ребро при вершине перпендикулярно геометрической оси активного элемента и лежит в горизонтальной плоскости, проходящей через эту ось, нерабочая торцевая грань второй призмы-крыши лежит в вертикальной плоскости, проходящей через геометрическую ось активного элемента, отличающийся тем, что между активным элементом и поляризатором дополнительно установлено плоское глухое зеркало с прямолинейным краем, лежащим в горизонтальной плоскости, проходящей через геометрическую ось активного элемента, причем рабочая грань плоского глухого зеркала перпендикулярна геометрической оси активного элемента.
RU2018125979U 2018-07-13 2018-07-13 Импульсный твердотельный лазер RU185402U1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018125979U RU185402U1 (ru) 2018-07-13 2018-07-13 Импульсный твердотельный лазер

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018125979U RU185402U1 (ru) 2018-07-13 2018-07-13 Импульсный твердотельный лазер

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU185402U1 true RU185402U1 (ru) 2018-12-04

Family

ID=64577209

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018125979U RU185402U1 (ru) 2018-07-13 2018-07-13 Импульсный твердотельный лазер

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU185402U1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU191113U1 (ru) * 2019-05-15 2019-07-24 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Научно-технологический центр уникального приборостроения Российской академии наук (НТЦ УП РАН) Импульсный твердотельный лазер

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2206162C2 (ru) * 2001-09-05 2003-06-10 ООО "Лагран" им. Е.М.Швома" Импульсный твердотельный лазер с каскадным преобразованием частоты излучения в высшие гармоники
RU2004120612A (ru) * 2004-07-05 2005-12-10 Открытое акционерное общество "Вологодский оптико-механический завод" (RU) Импульсный твердотельный двухчастотный лазер дальномера-целеуказателя
RU142316U1 (ru) * 2014-02-18 2014-06-27 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Полюс" им. М.Ф. Стельмаха Импульсный твердотельный лазер
US9810775B1 (en) * 2017-03-16 2017-11-07 Luminar Technologies, Inc. Q-switched laser for LIDAR system

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2206162C2 (ru) * 2001-09-05 2003-06-10 ООО "Лагран" им. Е.М.Швома" Импульсный твердотельный лазер с каскадным преобразованием частоты излучения в высшие гармоники
RU2004120612A (ru) * 2004-07-05 2005-12-10 Открытое акционерное общество "Вологодский оптико-механический завод" (RU) Импульсный твердотельный двухчастотный лазер дальномера-целеуказателя
RU142316U1 (ru) * 2014-02-18 2014-06-27 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Полюс" им. М.Ф. Стельмаха Импульсный твердотельный лазер
US9810775B1 (en) * 2017-03-16 2017-11-07 Luminar Technologies, Inc. Q-switched laser for LIDAR system

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU191113U1 (ru) * 2019-05-15 2019-07-24 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Научно-технологический центр уникального приборостроения Российской академии наук (НТЦ УП РАН) Импульсный твердотельный лазер

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101414729B (zh) 一种自锁模激光器
CN110943366B (zh) 双波长交替调q输出群脉冲激光器及激光输出方法
RU185402U1 (ru) Импульсный твердотельный лазер
WO2022246967A1 (zh) 一种基于Nd:MgO:APLN晶体的多波长中红外激光脉冲串腔倒空激光器
RU191113U1 (ru) Импульсный твердотельный лазер
RU142316U1 (ru) Импульсный твердотельный лазер
CN111029893B (zh) 双波长交替调q单纵模输出群脉冲激光器及激光输出方法
RU192817U1 (ru) Импульсный твердотельный лазер с усилителем
Carrig et al. Acousto-optic mode-locking of a Cr2+: ZnSe laser
RU185400U1 (ru) Импульсный твердотельный лазер
RU141513U1 (ru) Импульсный твердотельный лазер
RU203208U1 (ru) Моноимпульсный твердотельный лазер
Maker et al. Doubly resonant optical parametric oscillator synchronously pumped by a frequency‐doubled, mode‐locked, and Q‐switched diode laser pumped neodymium yttrium lithium fluoride laser
CN115473116A (zh) 基于非均匀可饱和吸收体的脉冲激光空间整形装置及方法
RU162310U1 (ru) Импульсный твердотельный лазер
RU204719U1 (ru) Моноимпульсный твердотельный лазер
CN200969480Y (zh) 增益开关型巨脉冲钛宝石激光器
CN216598385U (zh) 一种中红外序列脉冲激光器
CN107978961B (zh) 飞秒激光器同步泵浦高功率宽带简并飞秒光学参量振荡器
CN1119846C (zh) 超短脉冲啁啾光参量激光器
RU210987U1 (ru) Многофункциональная лазерная система
RU2390891C1 (ru) Импульсный твердотельный лазер
CN114204398A (zh) 一种中红外序列脉冲激光器
RU2545387C1 (ru) Импульсный твердотельный лазер с преобразованием длины волны излучения на вынужденном комбинационном рассеянии
RU205423U1 (ru) Моноимпульсный твердотельный лазер