RU2023333C1 - Перестраиваемый лазер - Google Patents
Перестраиваемый лазер Download PDFInfo
- Publication number
- RU2023333C1 RU2023333C1 SU5014641A RU2023333C1 RU 2023333 C1 RU2023333 C1 RU 2023333C1 SU 5014641 A SU5014641 A SU 5014641A RU 2023333 C1 RU2023333 C1 RU 2023333C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- laser
- wave
- crystal
- pump source
- tunable laser
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Lasers (AREA)
Abstract
Изобретение относится к лазерной технике и, в частности, может быть использовано в лазерном приборостроении при создании лазеров для лазерного спектрального анализа, диагностики, фотохимии, волоконной оптики, медицины. Сущность изобретения: в перестраиваемом лазере неодимсодержащий активный элемент истоника накачки выполнен из кристалла YA1O3:Nd3+ с длиной волны генерации 1,08 мкм для длинноволновой области спектра и из кристалла YLiF4:Nd3+ с длиной волны генерации 1,047 мкм для коротковолновой и длинноволновой областей спектра. Изменение длины волны источника накачки приводят к изменению населенностей рабочих энергетических уровней лазерноактивных F центров окраски, а следовательно, эффективности и спектрального диапазона перестраиваемого лазера. 1 ил., 1 табл.
Description
Изобретение относится к лазерной технике и, в частности, может быть использовано в лазерном приборостроении при создании лазеров для лазерного спектрального анализа, диагностики, фотохимии, волоконной оптики, медицины.
Известен перестраиваемый лазер на основе кристалла фторида лития с F2 + и F2 - центрами окраски (ЦО), работающий при комнатной температуре [1]. Кристаллы LiF обладают хорошими теплофизическими свойствами F2 - ЦО в них стабильно работают при комнатной и повышенных температурах, они не разрушаются под действием мощного лазерного излучения, имеют широкую полосу поглощения от 0,85 до 1,1 мкм с высоким сечением абсорбционного перехода. Полоса люминесценции F2 - ЦО простирается от 1,0 до 1,3 мкм. Лазерную генерацию на F2 - ЦО авторы получили используя поперечную схему накачки путем передачи энергии от возбужденных F2 + ЦО. Перестройка осуществлялась от 0,88 до 1,0 мкм на F2 + ЦО и от 1,1 до 1,2 мкм на F2 - ЦО. Эффективность преобразования излучения накачки в перестраиваемое излучение была низкой и составила около 0,5% от падающей энергии лазера накачки.
К числу недостатков данного лазера относится низкий КПД преобразования излучения накачки в перестраиваемое излучение и узкая область перестройки.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является перестраиваемый лазер, включающий в себя лазерный источник накачки на основе активного элемента ИАГ:Nd3+ и модуль перестройки, состоящий из активного элемента LiF:F2 -, помещенного в дисперсионный резонатор [2]. Лазерный источник накачки работал с частотой повторения 12,5-100 Гц с энергией в импульсе генерации до 60 мДж. Дисперсионный резонатор модуля перестройки состоял из входного дихроичного зеркала, призменного телескопа (3-кратного увеличения) и голографического селектора длин волн. Было получено перестраиваемое излучение в диапазоне 1,09-1,23 мкм, с КПД в максимуме перестроечной кривой, равным 10% по падающей на кристалл энергии излучения источника накачки.
К недостаткам устройства-прототипа относится низкая эффективность преобразования излучения источника накачки в модуле перестройки и узкий спектральный диапазон перестраиваемого излучения. Спектр люминесценции F2 - ЦО простирается от 1 до 1,3 мкм и нет принципиальных ограничений на получение генерации во всей области люминесценции.
Технической задачей изобретения является повышение эффективности и расширение спектрального диапазона перестраиваемого лазера.
Техническим результатом является расширение спектрального диапазона перестраиваемого лазера до области 1,065-1,29 мкм и повышение КПД модуля перестройки до 40% по отношению к энергии источника накачки.
Это достигается тем, что в перестраиваемом лазере неодимсодержащий активный элемент источника накачки выполнен из кристалла YAlO3:Nd3+ с длиной волны генерации 1,08 мкм для длинноволновой области спектра и из кристалла YLiF4:Nd3+ с длиной волны генерации 1.047 мкм для коротковолновой и длинноволновой областей спектра.
Решение технической задачи стало возможным благодаря использованию в качестве активных элементов лазерного источника накачки кристаллов YLiF4 и YAlO3 с примесью трехвалентных ионов неодима.
На чертеже изображена оптическая схема перестраиваемого лазера.
Перестраиваемый лазер содержит источник накачки 1 на основе неодимсодержащей среды, за которым установлен модуль перестройки 2. Модуль перестройки 2 содержит активный элемент 3, изготовленный из кристалла фторида лития с F2 - центрами окраски, помещенный в дисперсионный резонатор. Дисперсионный резонатор содержит входное дихроичное зеркало 4, установленное в модуле перестройки 2 между источником накачки 1 и активным элементом 3, и дифракционную решетку 5, установленную за активным элементом.
Перестраиваемый лазер работает следующим образом. Источник накачки 1 работает в импульсно-периодическом режиме с частотой повторения 0-100 Гц. Используется стандартный блок накачки МИЛ-31. Модуляция добротности осуществляется электрооптическим затвором. Длина волны генерации источника накачки определяется материалом активного элемента. Длина волны генерации в зависимости от материала неодимсодержащей среды представлена в таблице. Во всех проведенных ниже экспериментах длительность импульса источника накачки составляет 25 нс, энергия в импульсе равняется 20 мДж. Излучение источника накачки 1 имеет вертикальную поляризацию.
Дисперсионный резонатор модуля перестройки 2 состоит из входного дихроичного зеркала 4 и дифракционной решетки 5. Диэлектрическое покрытие дихроичного зеркала 4 обеспечивает пропускание не менее 90% излучения накачки и отражение в резонатор не менее 99% излучения генерации. Дифракционная решетка 5, имеющая 1200 штр/мм, работает в автоколлимационной схеме в первом порядке дифракции. Нулевой порядок дифракции на решетке 5 используется для выведения перестраиваемого излучения из резонатора. Длина модуля перестройки 2 составляет 23 см. Настройка дисперсионного резонатора осуществляется поворотом дифракционной решетки 5 на соответствующий угол, определяемый условиями дифракции.
Излучение источника накачки 1 с длиной волны, определяемой материалом неодимсодержащей среды, проходя через входное дихроичное зеркало 4 возбуждает активные центры окраски, находящиеся в кристалле фторида лития, из которого изготовлен активный элемент 3. В процессе релаксации активные центры окраски излучают фотоны с различной частотой. Активный элемент представляет собой кристалл LiF:F2 -, вырезанный под углом Брюстера, длиной 8 см. Коэффициент начального поглощения на длине волны 1.064 мкм равняется 0,23 см-1. Дисперсионный резонатор позволяет селектировать определенную длину волны из спектра люминесценции F2 - центров окраски.
Проведены исследования диапазона перестройки и эффективности работы перестраиваемого лазера с источником накачки, использующим различные неодимсодержащие среды YAG:Nd3+, YAlO3:Nd3+, YLiF4:Nd3+, длины волн генерации которых, соответственно, равняются 1.064, 1.080, 1.047 мкм. Полоса поглощения F2 - центров окраски в кристалле LiF простирается от 0,85 до 1,1 мкм с максимумом около 0,96 мкм. Поэтому начальное поглощение на различных длинах волн генерации источника накачки заметно отличается.
В таблице показаны диапазоны перестройки и КПД модуля перестройки по отношению к энергии источника накачки в максимуме перестроечной кривой. Видно, что наибольшим КПД преобразования излучения источника накачки в перестраиваемое излучение в модуле перестройки обладает лазер с источником накачки на основе кристалла YLiF4:Nd3+. Это связано с тем, что коэффициент поглощения F2 -центров окраски на длине волны 1,047 мкм больше по сравнению с другими длинами волн. Использование источника накачки с различными длинами волн генерации позволяет изменять спектральный диапазон перестраиваемого лазера. Из таблицы видно, что использование в источнике накачки активного элемента из кристалла YAlO3:Nd3+ (длина волны генерации 1,08 мкм) позволяет получать перестраиваемое излучение в более длинноволновой области спектра, использование кристалла YLiF4:Nd3+ позволяет получать перестраиваемое излучение в коротковолновой и длинноволновой областях спектра.
Claims (1)
- ПЕРЕСТРАИВАЕМЫЙ ЛАЗЕР, содержащий источник накачки на основе неодимсодержащего активного элемента и модуль перестройки, состоящий из активного элемента Li F : F2 -, помещенного в дисперсионный резонатор, отличающийся тем, что неодимсодержащий активный элемент источника накачки выполнен из кристалла AlO3: Nd3+ с длиной волны генерации 1,08 мкм для длинноволновой области спектра и из кристалла Li F1:Nd3+ с длиной волны генерации 1,047 мкм для коротковолновой и длинноволновой областей спектра.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5014641 RU2023333C1 (ru) | 1991-12-04 | 1991-12-04 | Перестраиваемый лазер |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5014641 RU2023333C1 (ru) | 1991-12-04 | 1991-12-04 | Перестраиваемый лазер |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2023333C1 true RU2023333C1 (ru) | 1994-11-15 |
Family
ID=21590585
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU5014641 RU2023333C1 (ru) | 1991-12-04 | 1991-12-04 | Перестраиваемый лазер |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2023333C1 (ru) |
-
1991
- 1991-12-04 RU SU5014641 patent/RU2023333C1/ru active
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
1. Гусев Ю.Л. и др. Лазер в спектральном диапазоне 0.88-1.2 мкм на $$$ Письма в ЖТФ, 1977, т.3, вып.10, с.305-307. * |
2. Басиев Т.Т. и др. Эффективные перестраиваемые лазеры на основе кристаллов $$$ Квант. Электроника, 1982, т.9, 8, с.1741-1743. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5218610A (en) | Tunable solid state laser | |
US4932031A (en) | Chromium-doped foresterite laser system | |
Dubinskii et al. | Ce3+-doped colquiriite: A new concept of all-solid-state tunable ultraviolet laser | |
US5592327A (en) | Regenerative amplifier incorporating a spectral filter within the resonant cavity | |
US5737347A (en) | Laser with multiple gain elements | |
US5572358A (en) | Regenerative amplifier incorporating a spectral filter within the resonant cavity | |
US5121398A (en) | Broadly tunable, high repetition rate solid state lasers and uses thereof | |
US4969150A (en) | Tunable, continuous wave, thulium-doped, solid state laser | |
Basiev et al. | Solid-state Raman lasers | |
Funk et al. | Tuning, temporal, and spectral characteristics of the green (/spl lambda//spl sim/549 nm), holmium-doped fluorozirconate glass fiber laser | |
GB2116772A (en) | Emerald laser | |
US5036520A (en) | Holmium laser pumped with a neodymium laser | |
Martynovich et al. | Lasing in Al2O3 color centers at room temperature in the visible | |
US7627008B2 (en) | Laser apparatus and method for harmonic beam generation | |
US4301426A (en) | Solid state laser and material | |
US4987376A (en) | Frequency shifted laser transmitter | |
US7003005B1 (en) | Simplified laser oscillator-amplifier system | |
RU2023333C1 (ru) | Перестраиваемый лазер | |
Schearer et al. | CW laser oscillations and tuning characteristics of neodymium-doped lithium niobate crystals | |
US5487079A (en) | Continuously tunable UV Ce:LiSAF solid state laser | |
EP0319332B1 (en) | Chromium-doped forsterite laser system | |
Esherick et al. | Polarization effects in laser-pumped Nd: YAG lasers | |
US20020118712A1 (en) | Two-wavelength laser apparatus | |
Bruns et al. | Scalable visible Nd: YAG pumped Raman laser source | |
Wang et al. | Characteristics of neodymium yttrium aluminum borate as a diode-pumped laser material |