RU185969U1

RU185969U1 - SOLID LASER

Info

Publication number: RU185969U1
Application number: RU2018121928U
Authority: RU
Inventors: Валентин Вениаминович Батюшков; Ирина Владимировна Васильева; Оксана Юрьевна Веселова; Максим Петрович Демеш; Олег Николаевич Жуков; Виктор Эдвардович Кисель; Антон Владимирович Комоско; Сергей Сергеевич Макаревич; Александр Иванович Неменёнок; Владимир Васильевич Руховец; Анатолий Михайлович Тареев; Андрей Михайлович Шашков
Original assignee: Открытое Акционерное Общество "Пеленг"
Priority date: 2017-06-05
Filing date: 2018-06-04
Publication date: 2018-12-25

Abstract

Полезная модель относится к лазерной технике, и может быть использована в различных системах лазерной дальнометрии. Твердотельный лазер содержит корпус, активный элемент, импульсную лампу накачки, отражатель, модулятор добротности и резонатор, включающий выходное плоское и глухое сферическое зеркала, а также блок питания, электрически связанный с лампой накачки. Отражатель выполнен разъемным и состоит из двух частей, на обращенные друг к другу поверхности которых нанесено светорассеивающее покрытие. На торцовых гранях корпуса закреплены оправы с зеркалами резонатора, каждая из которых имеет плоскую опорную поверхность для сопряжения с корпусом. В одной из оправ закреплено выходное зеркало резонатора, а в другой оправе, установленной с возможностью котировочных перемещений вдоль опорной поверхности и фиксации в произвольном положении, закреплено глухое зеркало. На одной из боковых граней корпуса выполнено отверстие для доступа к его внутренней полости, закрываемое крышкой, на другой боковой грани корпуса выполнены элементы сопряжения с изделием применения, во внутренней полости корпуса размещены кронштейн с активным элементом, установленным на эластичных прокладках с возможностью котировочных поворотов вокруг двух взаимно ортогональных осей, перпендикулярных оси резонатора, а также первая часть отражателя и модулятор добротности, а импульсная лампа накачки и вторая часть отражателя закреплены на крышке, при этом активный элемент выполнен из материала, преобразующего генерируемую на рабочем переходе длину волны излучения в стоксовые компоненты, а блок питания выполнен в виде единой платы, включающей источник питания, конденсатор, формирователь импульсов напряжения, импульсный трансформатор, и электрически связанной с импульсной лампой, модулятором добротности и корпусом. Технический результат - упрощение конструкции, уменьшение габаритных размеров ТЛ, улучшение пространственно-энергетических характеристик лазерного пучка, а также обеспечение возможности генерации лазерного излучения с безопасной для глаз длиной волны. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

The utility model relates to laser technology, and can be used in various laser ranging systems. A solid-state laser contains a housing, an active element, a pulsed pump lamp, a reflector, a Q-switch, and a resonator, including a flat and blind spherical output mirror, as well as a power supply unit that is electrically connected to the pump lamp. The reflector is made detachable and consists of two parts, on which surfaces facing each other are coated with a light-scattering coating. On the end faces of the casing, frames with resonator mirrors are fixed, each of which has a flat supporting surface for interfacing with the casing. An output mirror of the resonator is fixed in one of the frames, and a blind mirror is fixed in the other frame, mounted with the possibility of quotation movements along the supporting surface and fixing in an arbitrary position. A hole is made on one of the side faces of the case for access to its internal cavity, which is closed by a lid, on the other side face of the case there are elements of interfacing with the product of use, in the inner cavity of the case there is a bracket with an active element mounted on elastic gaskets with the possibility of quotation turns around two mutually orthogonal axes perpendicular to the axis of the resonator, as well as the first part of the reflector and the Q-switch, and the flash lamp and the second part of the reflector are fixed They are mounted on the lid, while the active element is made of material that converts the radiation wavelength generated at the working transition into Stokes components, and the power supply is made in the form of a single board, including a power source, a capacitor, a voltage pulse shaper, a pulse transformer, and electrically connected flash lamp, Q-switch and housing. The technical result is to simplify the design, reduce the overall dimensions of the TL, improve the spatial and energy characteristics of the laser beam, and also provide the possibility of generating laser radiation with a safe wavelength for the eyes. 2 s.p. f-ly, 3 ill.

Description

Заявляемая полезная модель относится к лазерной технике, а именно к конструкциям твердотельных лазеров, и может быть использована в различных системах лазерной дальнометрии.The inventive utility model relates to laser technology, namely to the design of solid-state lasers, and can be used in various laser ranging systems.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому является твердотельный лазер (далее - ТЛ) [1], содержащий корпус, активный элемент, лампу накачки, отражатель, модулятор добротности и резонатор, включающий выходное и глухое плоские зеркала, корпус выполнен в виде моноблока, имеющего две параллельные противоположные плоские торцовые грани, перпендикулярные оси резонатора, имеет сквозное отверстие вдоль оси резонатора, которая перпендикулярна плоским торцовым граням, и боковые грани, отражатель выполнен разъемным и состоит из двух частей, на обращенные друг к другу поверхности которых, образующие вместе цилиндрическую поверхность, нанесено светорассеивающее отражающее покрытие, активный элемент и лампа накачки размещены внутри отражателя, выходное и глухое зеркала выполнены на одной подложке, а для оптической связи элементов резонатора используется отражательная призма типа БкР-180°, при этом для возможности настройки резонатора в процессе сборки ТЛ в него введены два оптических клина, закрепленных в корпусе с возможностью поворота вокруг оси резонатора. Корпус имеет, по крайней мере, две противоположные плоские боковые грани, параллельные оптической оси резонатора, причем в корпусе выполнена сквозная полость прямоугольной формы, проходящая через указанные противоположные плоские боковые грани, на боковых гранях корпуса напротив полости установлены две платформы, на первой платформе закреплен первый отражатель, а на второй платформе закреплен второй отражатель, лампа накачки с источником питания и модулятор добротности, при этом платформы установлены так, что закрепленные на них элементы обращены вовнутрь сквозной полости.The closest technical solution to the claimed one is a solid-state laser (hereinafter - TL) [1], comprising a housing, an active element, a pump lamp, a reflector, a Q-switch and a resonator, including output and blind flat mirrors, the housing is made in the form of a monoblock having two parallel opposite flat end faces, perpendicular to the axis of the resonator, has a through hole along the axis of the resonator, which is perpendicular to the flat end faces, and side faces, the reflector is detachable and consists of two parts on the surfaces facing each other, forming together a cylindrical surface, a light-scattering reflective coating is applied, the active element and the pump lamp are placed inside the reflector, the output and blind mirrors are made on the same substrate, and a reflective prism of the BkR type is used for optical coupling of the resonator elements 180 °, while for the possibility of tuning the resonator during the assembly of the TL, two optical wedges are inserted into it, mounted in the housing with the possibility of rotation around the axis of the resonator. The casing has at least two opposite flat side faces parallel to the optical axis of the resonator, and in the casing there is a through cavity of rectangular shape passing through the indicated opposite flat side faces, two platforms are installed on the side faces of the casing opposite the cavity, the first platform is fixed a reflector, and on the second platform a second reflector is fixed, a pump lamp with a power source and a Q-switch, while the platforms are installed so that the elements are fixed on them Options are turned inwardly through cavity.

Прототип обладает следующими недостатками, препятствующими достижению указанного ниже технического результата.The prototype has the following disadvantages that impede the achievement of the following technical result.

1. Прототип имеет довольно сложную конструкцию, включающую большое количество узлов и связей между ними. В частности, неоправданно усложняют конструкцию узел прецизионной призмы БкР-180° с одной преломляющей и тремя отражающими гранями, узел оптического компенсатора в резонаторе лазера, включающий два поворотных клина с механизмами их стопорения, а также наличие двух платформ с закрепленными на них элементами функциональной схемы лазера. Наличие этих узлов приводит к повышению трудоемкости изготовления деталей, сборки, настройки оптической схемы твердотельного лазера, а также к увеличению его габаритных размеров.1. The prototype has a rather complex design, including a large number of nodes and the links between them. In particular, the assembly of the BkR-180 ° precision prism with one refracting and three reflecting faces, the optical compensator assembly in the laser resonator, including two rotary wedges with their locking mechanisms, as well as the presence of two platforms with laser functional circuit elements fixed on them, unnecessarily complicate the design . The presence of these nodes leads to an increase in the complexity of manufacturing parts, assembly, tuning of the optical scheme of a solid-state laser, as well as to an increase in its overall dimensions.

2. Наличие в оптической схеме ТЛ призмы БкР-180° и двух клиньев оптического компенсатора приводит к снижению коэффициента пропускания оптической системы за счет поглощения света в стеклах указанных элементов, отражения от их преломляющих граней и поляризационных эффектов вследствие отражения от отражающих граней призмы БкР-180°, а, следовательно, к увеличению внутрирезонаторных потерь и уменьшению коэффициента полезного действия (КПД) ТЛ. Кроме того, многократные переотражения света от преломляющих граней призмы БкР-180° и клиньев оптического компенсатора внутри резонатора приводят к дополнительным потерям световой энергии на выходе ТЛ, зависящим от ошибок пространственного положения призмы БкР-180° и случайного взаимного положения клиньев после юстировки оптической системы, и тем самым вызывают нарушение структуры лазерного пучка.2. The presence in the optical circuit of the TL of the BkR-180 ° prism and two wedges of the optical compensator leads to a decrease in the transmittance of the optical system due to the absorption of light in the glasses of these elements, reflection from their refractive faces and polarizing effects due to reflection from the reflective faces of the BkR-180 prism °, and, consequently, to an increase in intracavity losses and a decrease in the coefficient of performance (COP) of the TL. In addition, multiple reflections of light from the refracting faces of the BkR-180 ° prism and the wedges of the optical compensator inside the resonator lead to additional losses of light energy at the output of the TL, depending on the errors in the spatial position of the BkR-180 ° prism and the random relative position of the wedges after alignment of the optical system, and thereby cause a violation of the structure of the laser beam.

3. Относительно невысокий КПД прототипа не позволяет осуществить эффективное преобразование длины волны излучения ТЛ на основе вынужденного комбинационного рассеяния (ВКР) и получить на выходе излучение с безопасной для глаз длиной волны.3. The relatively low efficiency of the prototype does not allow efficient conversion of the radiation wavelength of the TL based on stimulated Raman scattering (SRS) and to obtain radiation with an eye-safe wavelength.

Задачей заявляемой полезной модели является упрощение конструкции и уменьшение габаритных размеров ТЛ, улучшение пространственно-энергетических характеристик лазерного пучка, а также обеспечение возможности генерации лазерного излучения с безопасной для глаз длиной волны.The objective of the claimed utility model is to simplify the design and reduce the overall dimensions of the TL, improve the spatial and energy characteristics of the laser beam, and also provide the possibility of generating laser radiation with an eye-safe wavelength.

Для решения поставленной задачи в ТЛ, содержащем корпус, активный элемент, импульсную лампу накачки, отражатель, модулятор добротности и резонатор, включающий выходное и глухое зеркала, корпус выполнен в виде моноблока, имеющего две параллельные противоположные плоские торцовые грани, перпендикулярные оси резонатора, боковые грани, параллельные оси резонатора и сквозное отверстие вдоль оси резонатора, отражатель выполнен разъемным и состоит из двух частей, обращенные друг к другу поверхности которых, образующие вместе цилиндрическую поверхность, обладают светорассеивающими свойствами, активный элемент и лампа накачки размещены внутри отражателя, а также блок питания, электрически связанный с лампой накачки. Новым является то, что на торцовых гранях корпуса закреплены оправы, каждая из которых имеет плоскую опорную поверхность для сопряжения с корпусом, в одной из оправ закреплено выходное зеркало резонатора, имеющее плоскую рабочую поверхность, а в другой оправе, установленной с возможностью котировочных перемещений вдоль опорной поверхности и фиксации в найденном положении, закреплено глухое зеркало, имеющее сферическую рабочую поверхность, при этом рабочие поверхности зеркал резонатора обращены друг к другу, на одной из боковых граней корпуса выполнено отверстие для доступа к его внутренней полости, закрываемое крышкой, на другой боковой грани корпуса выполнены элементы сопряжения с изделием применения, во внутренней полости корпуса размещены кронштейн с активным элементом, установленным на эластичных прокладках с возможностью котировочных поворотов вокруг двух взаимно ортогональных осей, перпендикулярных оси резонатора, а также первая часть отражателя и модулятор добротности, а импульсная лампа накачки и вторая часть отражателя закреплены на крышке, при этом, активный элемент выполнен из материала, преобразующего генерируемую на рабочем переходе длину волны излучения в стоксовые компоненты, рабочая поверхность глухого зеркала максимально отражает излучение с длиной волны первой стоксовой компоненты и максимально пропускает излучение с длинами волн, соответствующими нерабочим переходам активного элемента, рабочая поверхность выходного зеркала максимально отражает излучение, генерируемое на длине волны рабочего перехода активного элемента, частично пропускает излучение на длине волны первой стоксовой компоненты и максимально пропускает излучение с длинами волн, соответствующими нерабочим переходам активного элемента и второй стоксовой компоненты, а блок питания выполнен в виде единой платы, включающей источник питания, конденсатор, формирователь импульсов напряжения, импульсный трансформатор, при этом, выводы первичной обмотки импульсного трансформатора соединены с выходом формирователя импульсов напряжения, первый вывод вторичной обмотки импульсного трансформатора соединен с катодным выводом лампы накачки, второй вывод вторичной обмотки импульсного трансформатора, первая обкладка конденсатора и корпус электрически соединены между собой, первый вывод источника питания соединен со второй обкладкой конденсатора и анодным выводом лампы накачки, второй вывод источника питания электрически соединен с корпусом.To solve the problem in a TL containing a housing, an active element, a pulsed pump lamp, a reflector, a Q-switch and a resonator including an output and blind mirrors, the housing is made in the form of a monoblock having two parallel opposite flat end faces, perpendicular to the resonator axis, side faces parallel to the axis of the resonator and the through hole along the axis of the resonator, the reflector is made detachable and consists of two parts, the surfaces of which are facing each other, forming together a cylindrical surface, they have light-scattering properties, the active element and the pump lamp are located inside the reflector, as well as a power supply unit, electrically connected to the pump lamp. New is the fact that rims are fixed on the end faces of the casing, each of which has a flat supporting surface for interfacing with the casing, in one of the frames there is a resonator output mirror having a flat working surface, and in another frame mounted with the possibility of quotation movements along the supporting surface and fixing in the found position, a blind mirror is fixed, having a spherical working surface, while the working surfaces of the resonator mirrors are facing each other, on one of the side faces to of the housing, a hole is made for access to its inner cavity, which is closed by a lid, on the other side of the housing there are elements of interfacing with the product of use, in the inner cavity of the housing there is a bracket with an active element mounted on elastic gaskets with the possibility of quotation rotations around two mutually orthogonal axes perpendicular the axis of the resonator, as well as the first part of the reflector and the Q-switch, and the pulsed pump lamp and the second part of the reflector are mounted on the cover, while the primary element is made of material that converts the radiation wavelength generated at the working transition into Stokes components, the working surface of the deaf mirror reflects the radiation with the wavelength of the first Stokes component to the maximum and transmits radiation with wavelengths corresponding to inactive transitions of the active element to the maximum, the working surface of the output mirror reflects the radiation generated at the wavelength of the working transition of the active element, partially transmits radiation at the wavelength of the first th Stokes component and transmits radiation as much as possible with wavelengths corresponding to inoperative transitions of the active element and the second Stokes component, and the power supply unit is made in the form of a single board including a power source, a capacitor, a voltage pulse shaper, a pulse transformer, and the conclusions of the primary winding of a pulse the transformer is connected to the output of the voltage pulse shaper, the first output of the secondary winding of the pulse transformer is connected to the cathode output of the pump lamp, the second the output of the secondary winding of the pulse transformer, the first lining of the capacitor and the housing are electrically connected, the first output of the power source is connected to the second lining of the capacitor and the anode output of the pump lamp, the second output of the power source is electrically connected to the housing.

Возможно выполнение модулятора добротности на основе электрооптического элемента и поляризатора, при этом блок питания включает модуль управления модулятором добротности, выводы которого подключены к электрооптическому элементу.It is possible to perform a Q-switch based on an electro-optical element and a polarizer, while the power supply includes a Q-switch control module, the conclusions of which are connected to the electro-optical element.

Модулятор добротности также может быть выполнен в виде кристаллического пассивного лазерного затвора из кристалла, вырезанного вдоль одной из кристаллографических осей [100], [010] или [001], имеющего начальное пропускание на длине волны рабочего перехода от 20 до 60%, установленного с возможностью вращения вокруг оси резонатора и фиксации в найденном положении, а блок питания включает модуль отсечки второго импульса, выполненный в виде ключа с возможностью замыкания первой и второй обкладок конденсатора.The Q-switch can also be made in the form of a crystalline passive laser shutter made of a crystal cut along one of the crystallographic axes [100], [010] or [001], having an initial transmittance at a wavelength of the working transition from 20 to 60%, set with the possibility rotation around the axis of the resonator and fixation in the found position, and the power supply includes a second pulse cutoff module, made in the form of a key with the ability to close the first and second capacitor plates.

Упрощение конструкции и уменьшения габаритных размеров в предлагаемой полезной модели достигается за счет усовершенствования по сравнению с прототипом схемы лазера, позволившего существенно сократить количество сложных в изготовлении оптических элементов и сборочных единиц с котировочными подвижками и стопорными механизмами.Simplification of the design and reduction of overall dimensions in the proposed utility model is achieved by improving the laser circuit compared to the prototype, which has significantly reduced the number of optical elements and assembly units that are difficult to manufacture with quotation slides and locking mechanisms.

Улучшение пространственно-энергетических характеристик лазерного пучка: угла расходимости, энергии и длительности импульса, в том числе их стабильность в широком диапазоне рабочих температур и в условиях ударных и вибрационных нагрузок, достигается:Improving the spatial and energy characteristics of the laser beam: the angle of divergence, energy and pulse duration, including their stability over a wide range of operating temperatures and under shock and vibration loads, is achieved:

- во-первых, рациональным делением конструкции ТЛ на три части:- firstly, by rational dividing the design of the TL into three parts:

1) корпус, во внутренней полости которого размещены оптически связанные активный элемент, первая часть отражателя, зеркала резонатора и модулятор добротности; 2) крышку с закрепленными на ней лампой накачки и второй частью отражателя; 3) блок питания в виде единой платы; это обеспечивает удобство, доступность и надежность их закрепления, юстировки и замены при необходимости;1) a housing in which an optically coupled active element, a first part of a reflector, resonator mirrors and a Q-switch are placed in the inner cavity; 2) a cover with a pump lamp and a second part of the reflector fixed to it; 3) a power supply in the form of a single board; it provides convenience, accessibility and reliability of their fastening, adjustment and replacement if necessary;

- во-вторых, закреплением активного элемента, выполненного в виде длинного кристаллического стержня, чувствительного к механическим и температурным деформациям, в кронштейне на эластичных прокладках с возможностью котировочных поворотов вокруг двух взаимно ортогональных осей, перпендикулярных оси резонатора, что упрощает юстировку лазера и защищает кристалл от внутренних напряжений, способствуя температурной стабильности конструкции;- secondly, by fixing the active element, made in the form of a long crystalline rod, sensitive to mechanical and thermal deformations, in an arm on elastic gaskets with the possibility of quotation rotations around two mutually orthogonal axes perpendicular to the cavity axis, which simplifies laser alignment and protects the crystal from internal stresses, contributing to the thermal stability of the structure;

- в-третьих, установкой оправ с зеркалами резонатора на двух торцовых гранях корпуса с возможностью смещения глухого сферического зеркала перпендикулярно оси резонатора, чем обеспечивается удобство сборки, юстировки и замены зеркал при необходимости;- thirdly, the installation of frames with resonator mirrors on two end faces of the housing with the possibility of displacing a blind spherical mirror perpendicular to the axis of the resonator, which ensures the convenience of assembly, alignment and replacement of mirrors if necessary;

- в-четвертых, выполнением блока питания на единой плате вне корпуса, что улучшает теплоотвод от элементов и доступность при настройке;- fourthly, the implementation of the power supply on a single board outside the case, which improves heat dissipation from the elements and accessibility when setting up;

- в-пятых, наличием в блоке питания модуля управления модуляцией добротности при выполнении модулятора добротности на основе электрооптического элемента и поляризатора либо модуля отсечки второго импульса при выполнении модулятора добротности в виде кристаллического пассивного лазерного затвора, чем обеспечивается высокое качество пространственных и энергетических характеристик импульсов излучения: угла расходимости, формы пятна, энергии и длительности импульса в любых условиях эксплуатации.fifthly, by the presence in the power supply of the Q-switching control module when performing the Q-switch based on an electro-optical element and a polarizer or the second pulse cut-off module when Q-switching is performed in the form of a passive crystal laser shutter, which ensures high quality of the spatial and energy characteristics of radiation pulses: angle of divergence, spot shape, energy and pulse duration in any operating conditions.

Генерация лазерного излучения с безопасной для глаз длиной волны обеспечивается путем высокоэффективного внутрирезонаторного ВКР-преобразования длины волны излучения, генерируемой на рабочем переходе активного элемента, в стоксовую компоненту с безопасной длиной волны. При этом не происходит усложнения конструкции или увеличения габаритов лазера.The generation of laser radiation with an eye-safe wavelength is achieved by means of a highly efficient intracavity Raman conversion of the radiation wavelength generated at the working transition of the active element into a Stokes component with a safe wavelength. This does not complicate the design or increase the size of the laser.

Сущность полезной модели поясняется чертежами.The essence of the utility model is illustrated by drawings.

На фиг. 1 показана блок-схема ТЛ.In FIG. 1 shows a block diagram of a TL.

На фиг. 2 показана реализация модулятора добротности на основе электрооптического элемента.In FIG. 2 shows an implementation of a Q-switch based on an electro-optical element.

На фиг. 3 показана реализация модулятора добротности на основе кристаллического пассивного лазерного затвора.In FIG. Figure 3 shows the implementation of a Q-switch based on a crystalline passive laser shutter.

ТЛ содержит (фиг. 1) корпус 1, активный элемент 2, импульсную лампу накачки 3, отражатель 4, модулятор добротности 5 и резонатор, включающий выходное 6 и глухое 7 зеркала. Корпус 1 выполнен в виде моноблока, имеющего две параллельные противоположные плоские торцовые грани 8, 9, перпендикулярные оси резонатора 10, боковые грани 11, 12, параллельные оси резонатора 10 и сквозное отверстие 13 вдоль оси резонатора 10. Отражатель 4 выполнен разъемным и состоит из двух частей, обращенные друг к другу поверхности которых, образующие вместе цилиндрическую поверхность, обладают светорассеивающими свойствами и выполнены из алюминиевого сплава с нанесенным светорассеивающим лаком. Активный элемент 2 и лампа накачки 3 размещены внутри отражателя 4. ТЛ содержит также блок питания 14, электрически связанный с лампой накачки 3.The TL contains (Fig. 1) a housing 1, an active element 2, a flash lamp 3, a reflector 4, a Q-factor 5 and a resonator including an output 6 and a blind 7 mirror. The housing 1 is made in the form of a monoblock having two parallel opposite flat end faces 8, 9, perpendicular to the axis of the resonator 10, side faces 11, 12, parallel to the axis of the resonator 10 and a through hole 13 along the axis of the resonator 10. The reflector 4 is detachable and consists of two parts whose surfaces facing each other, forming together a cylindrical surface, have light-scattering properties and are made of aluminum alloy with applied light-scattering varnish. The active element 2 and the pump lamp 3 are placed inside the reflector 4. The TL also contains a power supply 14, electrically connected to the pump lamp 3.

На торцовых гранях 8, 9 корпуса 1 закреплены оправы 15, 16, каждая из которых имеет плоскую опорную поверхность для сопряжения с корпусом 1. В оправе 15 закреплено выходное зеркало резонатора 6, имеющее плоскую рабочую поверхность, а в оправе 16, установленной с возможностью котировочных перемещений вдоль опорной поверхности и фиксации в найденном положении, закреплено глухое зеркало 7, имеющее сферическую рабочую поверхность, при этом рабочие поверхности зеркал 6 и 7 резонатора обращены друг к другу.On the end faces 8, 9 of the housing 1, frames 15, 16 are fixed, each of which has a flat supporting surface for interfacing with the housing 1. In the frame 15, an output mirror of the resonator 6 is fixed, having a flat working surface, and in the frame 16 mounted with the possibility of quotation displacements along the supporting surface and fixing in the found position, a blind mirror 7 is fixed having a spherical working surface, while the working surfaces of the resonator mirrors 6 and 7 are facing each other.

На боковой грани 11 корпуса 1 выполнено отверстие 17 для доступа к внутренней полости 18, закрываемое крышкой 19. На боковой грани 12 выполнены элементы сопряжения 20 с изделием применения.On the side face 11 of the housing 1, a hole 17 is made for access to the inner cavity 18, which is closed by the cover 19. On the side face 12, the interface elements 20 are made with the application.

Во внутренней полости 18 размещены кронштейн 21 с активным элементом 2, установленным на эластичных прокладках 22 с возможностью котировочных поворотов вокруг двух взаимно ортогональных осей, перпендикулярных оси резонатора 10, первая часть отражателя 4 и модулятор добротности 5.In the inner cavity 18, a bracket 21 is placed with an active element 2 mounted on elastic gaskets 22 with the possibility of quotation turns around two mutually orthogonal axes perpendicular to the axis of the resonator 10, the first part of the reflector 4 and the Q-switch 5.

Лампа накачки 3 и вторая часть отражателя 4 закреплены на крышке 19. Для обеспечения ВКР-преобразования активный элемент 2 выполнен из кристалла, преобразующего генерируемую на рабочем переходе длину волны излучения в стоксовую компоненту. Рабочая поверхность глухого зеркала 7 максимально отражает излучение с длиной волны первой стоксовой компоненты и максимально пропускает излучение с длинами волн, соответствующими нерабочим переходам активного элемента 2. Рабочая поверхность выходного зеркала 6 максимально отражает излучение, генерируемое на длине волны рабочего перехода активного элемента 2, частично пропускает излучение на длине волны первой стоксовой компоненты и максимально пропускает излучение с длинами волн, соответствующими нерабочим переходам активного элемента и второй стоксовой компоненты.The pump lamp 3 and the second part of the reflector 4 are mounted on the cover 19. To ensure the Raman conversion, the active element 2 is made of a crystal that converts the radiation wavelength generated at the working transition into a Stokes component. The working surface of the deaf mirror 7 maximally reflects the radiation with a wavelength of the first Stokes component and maximally transmits radiation with wavelengths corresponding to inoperative transitions of the active element 2. The working surface of the output mirror 6 maximally reflects the radiation generated at the wavelength of the working transition of the active element 2, partially radiation at the wavelength of the first Stokes component and transmits radiation as much as possible with wavelengths corresponding to non-working transitions of the active element cient and second Stokes components.

Блок питания 14 выполнен в виде единой платы, включающей источник питания 23, конденсатор 24, формирователь импульсов напряжения 25, импульсный трансформатор 26. Выводы первичной обмотки импульсного трансформатора 26 соединены с выходом формирователя импульсов напряжения 25, первый вывод вторичной обмотки импульсного трансформатора 26 соединен с катодным выводом лампы накачки 3, второй вывод вторичной обмотки импульсного трансформатора 26, первая обкладка конденсатора 24 и корпус 1 электрически соединены между собой. Первый вывод источника питания 23 соединен со второй обкладкой конденсатора 24 и анодным выводом лампы накачки 3, второй вывод источника питания 23 электрически соединен с корпусом 1.The power supply 14 is made in the form of a single board, including a power source 23, a capacitor 24, a voltage pulse shaper 25, a pulse transformer 26. The primary windings of a pulse transformer 26 are connected to the output of a voltage pulse shaper 25, the first terminal of the secondary winding of a pulse transformer 26 is connected to the cathode the output of the pump lamp 3, the second terminal of the secondary winding of the pulse transformer 26, the first lining of the capacitor 24 and the housing 1 are electrically connected to each other. The first output of the power supply 23 is connected to the second plate of the capacitor 24 and the anode output of the pump lamp 3, the second output of the power supply 23 is electrically connected to the housing 1.

Модулятор добротности 5 (фиг. 2) может быть выполнен на основе электрооптического элемента 27 и поляризатора 28, а блок питания 14 может включать модуль управления модулятором добротности 29, выводы которого подключены к электрооптическому элементу 27.The Q-factor modulator 5 (Fig. 2) can be made on the basis of the electro-optical element 27 and the polarizer 28, and the power supply 14 can include a Q-switch modulator control module 29, the terminals of which are connected to the electro-optical element 27.

Модулятор добротности 5 (фиг. 3) также может быть выполнен в виде кристаллического пассивного лазерного затвора 30 из кристалла, вырезанного вдоль одной из кристаллографических осей [100], [010] или [001], имеющего начальное пропускание на длине волны рабочего перехода от 20 до 60%, который установлен с возможностью вращения вокруг оси резонатора 10 и фиксации в найденном положении.The Q-factor modulator 5 (Fig. 3) can also be made in the form of a crystalline passive laser shutter 30 from a crystal cut along one of the crystallographic axes [100], [010] or [001], having an initial transmission at a wavelength of the working transition from 20 up to 60%, which is installed with the possibility of rotation around the axis of the resonator 10 and fixation in the found position.

Блок питания 14 в этом случае может включать модуль отсечки второго импульса 31, выполненный в виде ключа с возможностью замыкания первой и второй обкладок конденсатора 24.The power supply 14 in this case may include a cutoff module of the second pulse 31, made in the form of a key with the ability to close the first and second plates of the capacitor 24.

ТЛ работает следующим образом.TL works as follows.

В блоке питания 14 (фиг. 1) источник питания 23 заряжает конденсатор 24 и создает разность потенциалов между электродами лампы накачки 3. В качестве лампы накачки используется импульсная ксеноновая лампа типа ИНП-3/35 либо ИНП 3/45.In the power supply unit 14 (Fig. 1), the power source 23 charges the capacitor 24 and creates a potential difference between the electrodes of the pump lamp 3. As the pump lamp is used pulsed xenon lamp type INP-3/35 or INP 3/45.

По команде «ПУСК» импульс напряжения от формирователя импульсов напряжения 25, многократно усиленный импульсным трансформатором 26, вызывает газовый разряд и формирует импульс излучения накачки в лампе накачки 3. Излучение накачки концентрируется отражателем 4 на активном элементе 2, создавая в нем инверсию населенности.By the “START” command, the voltage pulse from the voltage pulse generator 25, repeatedly amplified by the pulse transformer 26, causes a gas discharge and generates a pump radiation pulse in the pump lamp 3. The pump radiation is concentrated by the reflector 4 on the active element 2, creating a population inversion in it.

Для эффективного ВКР-преобразования активный элемент 2 выполнен из кристалла КГВ, легированного неодимом. Через промежуток времени ^вдержки от начала импульса накачки модулятор добротности 5 запускает импульс излучения генерации. Генерация на длине волны нерабочего перехода λ_н=1067 нм подавляется, так как глухое 6 и выходное 7 зеркала резонатора максимально пропускают излучение с этой длиной волны, но максимально усиливается генерация излучения на длине волны рабочего перехода λ_р=1351 нм, которое полностью отражается от зеркал 6 и 7 и запирается внутри резонатора. Мощное излучение с λ_р=1351 нм вызывает в кристалле активного элемента 2 ВКР-преобразование излучения в стоксовую компоненту с длиной волны λ_с=1538 нм, которое частично выходит из резонатора через выходное зеркало 6 в виде импульса лазерного излучения с безопасной для глаз длиной волны. Таким образом, применение ВКР-преобразования решает задачу создания лазерных дальномеров с условно безопасной длиной волны. При этом не происходит усложнения конструкции или увеличения габаритов лазера.For effective Raman conversion, the active element 2 is made of a neodymium-doped KGV crystal. After a time interval ^ of delay from the beginning of the pump pulse, the Q-factor 5 starts the radiation pulse of generation. The generation at the wavelength of the non-working transition λ _n = 1067 nm is suppressed, since the dull 6 and output 7 mirrors of the resonator transmit radiation with this wavelength to the maximum, but the generation of radiation at the wavelength of the working transition λ _p = 1351 nm, which is completely reflected from mirrors 6 and 7 and is locked inside the resonator. Powerful radiation with λ _p = 1351 nm causes SRS conversion of radiation into a Stokes component with a wavelength λ _c = 1538 nm in the active element 2 crystal, which partially exits the cavity through the output mirror 6 in the form of a laser pulse with an eye-safe wavelength . Thus, the use of SRS conversion solves the problem of creating laser rangefinders with a conditionally safe wavelength. This does not complicate the design or increase the size of the laser.

В предлагаемой полезной модели, в отличие от прототипа, исключены сложные в изготовлении и юстировке оптические элементы: призма БкР-180° и клинья с их оправами, котировочными и стопорными механизмами. Тем самым решена задача упрощения конструкции и уменьшения габаритных размеров, а также повышения КПД лазера за счет снижения потерь излучения на пропускание и отражение и потерь из-за поляризационных эффектов в призме БкР-180°.In the proposed utility model, in contrast to the prototype, optical elements difficult to manufacture and align are excluded: the BkR-180 ° prism and wedges with their frames, quotation and locking mechanisms. Thus, the task of simplifying the design and reducing the overall dimensions, as well as increasing the laser efficiency by reducing radiation losses due to transmission and reflection and losses due to polarization effects in the BkR-180 ° prism, was solved.

В заявляемой конструкции твердотельного лазера решена задача улучшения пространственно-энергетических характеристик лазерного пучка и их стабильности в широком диапазоне рабочих температур и в условиях ударных и вибрационных нагрузок за счет рациональной конструкции ТЛ, крепления активного элемента с использованием эластичных прокладок с возможностью его юстировки относительно оси резонатора, максимального упрощения устройств юстировки резонатора, применения источника питания с возможностью управления режимами генерации лазерного излучения с учетом температуры окружающей среды.The claimed design of a solid-state laser solves the problem of improving the spatial and energy characteristics of the laser beam and their stability in a wide range of operating temperatures and under shock and vibration loads due to the rational design of the TL, fastening the active element using elastic gaskets with the possibility of its adjustment relative to the axis of the resonator, maximum simplification of resonator alignment devices, the use of a power source with the ability to control laser generation modes th emission based on the ambient temperature.

Таким образом, заявляемый ТЛ, в отличие от прототипа, обеспечивает упрощение конструкции и уменьшение габаритных размеров ТЛ, повышение пространственно-энергетических характеристик лазерного пучка, а также возможность генерации лазерного излучения с безопасной для глаз длиной волны. Упрощение конструкции ТЛ приводит к снижению трудоемкости его изготовления и себестоимости готового изделия. Улучшение пространственно-энергетических характеристик лазерного пучка при простоте конструкции обеспечивает повышение надежности работы изделия и точности измерения дистанции до цели. Обеспечение генерации лазерного излучения с условно безопасной для глаз длиной волны позволяет повысить потребительские качества изделия и увеличить объем реализации продукции с использованием заявляемого ТЛ.Thus, the claimed TL, unlike the prototype, provides a simplification of the design and a decrease in the overall dimensions of the TL, an increase in the spatial and energy characteristics of the laser beam, as well as the possibility of generating laser radiation with an eye-safe wavelength. Simplification of the design of the TL reduces the complexity of its manufacture and the cost of the finished product. Improving the spatial and energy characteristics of the laser beam with the simplicity of the design provides an increase in the reliability of the product and the accuracy of measuring the distance to the target. Ensuring the generation of laser radiation with a conditionally safe wavelength for the eyes can improve the consumer quality of the product and increase the volume of sales using the claimed TL.

Использованные источники информации:Sources of information used:

1. Патент BY №10816 U, H01S 3/107, 30.10.2015 (прототип).1. Patent BY No. 10816 U, H01S 3/107, 10.30.2015 (prototype).

Claims

1. A solid-state laser containing a housing, an active element, a pulsed pump lamp, a reflector, a Q-switch, and a resonator including an output and blind mirrors, the housing is made in the form of a monoblock having two parallel opposite flat end faces, perpendicular to the cavity axis, side faces parallel the axis of the resonator, and the through hole along the axis of the resonator, the reflector is made detachable and consists of two parts, the surfaces of which are facing each other, forming together a cylindrical surface, they have light-scattering properties, the active element and the pump lamp are located inside the reflector, as well as a power supply unit electrically connected to the pump lamp, characterized in that frames are fixed on the end faces of the body, each of which has a flat supporting surface for interfacing with the body, in one of the output mirror of the resonator is fixed, having a flat working surface, and in another frame installed with the possibility of adjustment movements along the supporting surface and fixing in the found position, a blind mirror having a spherical working surface is replicated, while the working surfaces of the resonator mirrors are facing each other, an opening for access to its internal cavity, closed by a lid, is made on one of the side faces of the body, interface elements with the application are made on the other side of the body, in the inner cavity of the housing there is a bracket with an active element mounted on elastic gaskets with the possibility of adjustment turns around two mutually orthogonal axes, perpendicular axes of the resonator, as well as the first part of the reflector and the Q-switch, and the pulsed pump lamp and the second part of the reflector are mounted on the lid, while the active element is made of material that converts the radiation wavelength generated at the working transition into Stokes components, the working surface of the deaf mirror is maximally reflects radiation with a wavelength of the first Stokes component and transmits radiation with wavelengths corresponding to inoperative transitions of the active element to the maximum, working surface output of a mirror reflects the radiation generated at the wavelength of the working transition of the active element, partially transmits radiation at the wavelength of the first Stokes component and transmits radiation to the maximum with wavelengths corresponding to inoperative transitions of the active element and the second Stokes component, and the power supply is made as a single board including a power source, a capacitor, a voltage pulse shaper, a pulse transformer, while the conclusions of the primary winding of a pulse transformer soy inen with the output of the voltage pulse generator, the first output of the secondary winding of the pulse transformer is connected to the cathode output of the pump lamp, the second output of the secondary winding of the pulse transformer, the first lining of the capacitor and the housing are electrically connected, the first output of the power source is connected to the second lining of the capacitor and the anode output of the lamp pumping, the second output of the power source is electrically connected to the housing.

2. The solid-state laser according to claim 1, characterized in that the Q-switch is made on the basis of an electro-optical element and a polarizer, and the power supply includes a Q-switch control module, the conclusions of which are connected to the electro-optical element.

3. The solid-state laser according to claim 1, characterized in that the Q-switch is made in the form of a passive crystalline laser shutter made of a crystal cut along one of the crystallographic axes [100], [010] or [001], having an initial transmission at the wavelength of the working transition from 20 to 60%, installed with the possibility of rotation around the axis of the resonator and fixation in the found position, and the power supply includes a second pulse cut-off module, made in the form of a key with the ability to close the first and second capacitor plates.