RU2053590C1

RU2053590C1 - Laser with zigzag active element

Info

Publication number: RU2053590C1
Application number: RU92005121A
Authority: RU
Inventors: В.И. Тригуб; Г.Б. Бронфельд
Original assignee: Тригуб Виктор Иванович; Бронфельд Геннадий Борисович
Priority date: 1992-11-11
Filing date: 1992-11-11
Publication date: 1996-01-27

Abstract

FIELD: quantum electronics. SUBSTANCE: laser with zigzag active element of package of laminations incorporates open optical resonator, pumping lamps, solid active element in the form of parallelepiped with rectangular face in base composed of transparent prisms and plane-parallel laminations of stimulating material. Gaps filled with material having refractive index lesser than those of stimulating and transparent materials are arranged between laminations and prisms. Gaps have width equal to quarter length of wave of optical radiation generated by laser. Gaps can also be completely filled with of material transparent to optical radiation. Refractive index of film is laser than refractive indices of materials of prisms and laminations. EFFECT: enhanced operational efficiency of power lasers. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к приборам квантовой электроники, а именно к мощным твердотельным оптическим квантовым генераторам (лазерам). The invention relates to devices of quantum electronics, namely to powerful solid-state optical quantum generators (lasers).

Известен твердотельный лазер, активный элемент которого выполнен в виде протяженного прозрачного составного тела, имеющего форму параллелепипеда с прямоугольной гранью в основании [1] Его боковые кромки проходят параллельно лазерной оси, пластины стимулирующего материала расположены относительно лазерной оси зигзагообразно. На торцах тела предусмотрены прямые прозрачные призмы с основаниями в виде многоугольников, граничащих с обеими гранями основания тела и гранями близлежащих пластин. Между каждыми двумя смежными пластинами расположена прямая прозрачная промежуточная призма с прямоугольным основанием. A solid-state laser is known, the active element of which is made in the form of an extended transparent composite body having the shape of a parallelepiped with a rectangular face at the base [1] Its side edges are parallel to the laser axis, the plates of the stimulating material are arranged in a zigzag manner relative to the laser axis. At the ends of the body there are direct transparent prisms with bases in the form of polygons bordering both faces of the body base and the faces of nearby plates. Between each two adjacent plates there is a straight transparent intermediate prism with a rectangular base.

Однако активный элемент данного лазера мало накапливает энеpгии, поскольку блоки из стимулирующего и прозрачного материалов имеют одинаковые по величине показатели преломления, а также имеют оптический контакт друг с другом (или зазор, заполненный хладагентом с показателем преломления одинаковым по величине с показателями преломления стимулирующего материала призм). Это приводит к тому, что значительная часть световой энергии проходит сквозь активный элемент без поглощения. Все это способствует значительной потере излучения накачки. However, the active element of this laser does not accumulate much energy, since blocks of stimulating and transparent materials have the same refractive indices and also have optical contact with each other (or a gap filled with a refrigerant with a refractive index equal in magnitude to the refractive indices of the prism stimulating material) . This leads to the fact that a significant part of the light energy passes through the active element without absorption. All this contributes to a significant loss of pump radiation.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является лазер с зигзагообразным активным элементом [2] содержащий лампы накачки, открытый оптический резонатор и активный элемент в форме параллелепипеда с прямоугольной гранью в основании и состоящий из многочисленных блоков стимулирующего и прозрачного материалов, причем блоки стимулирующего материала выполнены в виде плоскопараллельных пластин (с показателем преломления n 1,7) и расположены относительно оси зигзагообразно, а блоки из прозрачного материала выполнены в виде прямых призм и расположены по обе стороны пластин, причем между пластинами из стимулирующего материала и призмами имеется зазор, заполненный хладагентом (с показателем преломления n 1,48). The closest to the invention in technical essence and the achieved result is a laser with a zigzag active element [2] containing pump lamps, an open optical resonator and an active element in the form of a parallelepiped with a rectangular face at the base and consisting of numerous blocks of stimulating and transparent materials, and blocks of stimulating of the material are made in the form of plane-parallel plates (with a refractive index of n 1.7) and are arranged in a zigzag fashion relative to the axis, and blocks of transparent mat The rials are made in the form of direct prisms and are located on both sides of the plates, and between the plates of the stimulating material and the prisms there is a gap filled with refrigerant (with a refractive index of 1.48).

Недостатком данного лазера является то, что при зазоре больше 2/4 между пластинами и призмами значительная часть световой энергии накачки теряется. The disadvantage of this laser is that with a gap of more than 2/4 between the plates and prisms, a significant part of the pump light energy is lost.

В лазере с зигзагообразным активным элементом, содержащем лампы накачки, открытый оптический резонатор и активный элемент в форме параллелепипеда с прямоугольной гранью в основании и состоящем из многочисленных блоков стимулирующего и прозрачного материалов, причем блоки из стимулирующего материала выполнены в виде плоскопараллельных пластин и расположены относительно лазерной оси зигзагообразно, а блоки из прозрачного материала выполнены в виде прямых призм и расположены по обе стороны пластин, между блоками и пластинами имеется зазор, полностью заполненный оптически прозрачным материалом с показателем преломления, меньшим показателя преломления стимулирующего материала, пластины из стимулирующего материала собраны в пакет с зазорами, полностью заполненными оптически прозрачным материалом с показателем преломления, меньшим показателя преломления стимулирующего материала, причем зазоры между пластинами и между пластинами и прозрачными призмами имеют ширину в четверть длины волны оптического излучения лазера. In a laser with a zigzag active element containing pump lamps, an open optical cavity and a parallelepiped-shaped active element with a rectangular face at the base and consisting of numerous blocks of stimulating and transparent materials, the blocks of stimulating material being made in the form of plane-parallel plates and located relative to the laser axis it is zigzag, and blocks of transparent material are made in the form of direct prisms and are located on both sides of the plates, between blocks and plates there is a the azor completely filled with an optically transparent material with a refractive index lower than the refractive index of the stimulating material, plates from the stimulating material are collected in a bag with gaps completely filled with optically transparent material with a refractive index lower than the refractive index of the stimulating material, and the gaps between the plates and between the plates and transparent prisms have a quarter wavelength of optical laser radiation.

Зазор может быть заполнен газообразным, жидким или твердым веществом или может быть пустым. В качестве стимулирующего материала, например, может быть использован Al₂O₃ Cr³⁺, а в качестве прозрачного материала Al₂O₃.The gap may be filled with gaseous, liquid or solid, or may be empty. As a stimulating material, for example, Al ₂ O ₃ Cr ³⁺ can be used, and as a transparent material Al ₂ O ₃ .

Использование твердотельного активного элемента в форме параллелепипеда с прямоугольной гранью в основании, состоящего из прямых призм, выполненных из прозрачного материала, и плоскопараллельных пластин, выполненных из стимулирующего материала и собранных в пакеты с зазорами между пластинами и с зазорами между пластинами из стимулирующего материала и прозрачными призмами, шириной в четверть длины волны оптического излучения, генерируемого лазером, полностью заполненные прозрачным материалом с показателем преломления, меньшим показателя преломления стимулирующего материала и материалами призм, позволяет повысить эффективность использования накачки. The use of a solid-state active element in the form of a parallelepiped with a rectangular face in the base, consisting of direct prisms made of a transparent material and plane-parallel plates made of a stimulating material and assembled in bags with gaps between the plates and with gaps between the plates of the stimulating material and transparent prisms , a quarter of the wavelength of the optical radiation generated by the laser, completely filled with a transparent material with a refractive index less so far Atelier refractive stimulating material and materials prisms to improve the efficiency of the pump use.

На чертеже изображен лазер с зигзагообразным активным элементом из пакетов пластин. The drawing shows a laser with a zigzag active element of packet plates.

Лазер состоит из открытого оптического резонатора 1, ламп 2 накачки, твердотельного, в форме параллелепипеда с прямоугольной гранью в основании, активного элемента 3, состоящего из прозрачных призм 4 и плоскопараллельных пластин 5 из стимулирующего материала. Между пластинами 5 и призмами 4 имеются зазоры 6 (или прозрачные для оптического излучения пленки с показателем преломления, меньшим показателя преломления пластин 5 и призм 4). The laser consists of an open optical resonator 1, pump lamps 2, solid-state, in the form of a parallelepiped with a rectangular face at the base, an active element 3, consisting of transparent prisms 4 and plane-parallel plates 5 of stimulating material. Between the plates 5 and the prisms 4 there are gaps 6 (or films transparent to optical radiation with a refractive index lower than the refractive index of the plates 5 and prisms 4).

Лазер работает следующим образом. The laser operates as follows.

Оптическое излучение от ламп 2 накачки попадает на активный элемент 3 и проникает в призму 4, оптически туннелирует через зазоры 6 в пластины 5. Таким образом происходит накачка активного элемента. The optical radiation from the pump lamps 2 enters the active element 3 and penetrates the prism 4, optically tunnels through the gaps 6 into the plates 5. Thus, the active element is pumped.

Предлагаемый лазер выгодно отличается от указанного прототипа, так как позволяет эффективно использовать оптическое излучение накачки. The proposed laser compares favorably with the specified prototype, as it allows the efficient use of optical pump radiation.

Claims

1. LASER with a ZIGZAGIC ACTIVE ELEMENT, containing pump lamps, an open optical resonator and an active element in the form of a parallelepiped with a rectangular face at the base, consisting of numerous blocks of stimulating and transparent materials, the blocks of the stimulating material being made in the form of plane-parallel plates and located relative to the laser the axis is zigzag, and the blocks of transparent material are made in the form of direct prisms and are located on both sides of the plates, there is a gap between the blocks and the plates OR completely filled with an optically transparent material with a refractive index lower than the refractive index of the stimulating material, characterized in that the plates of the stimulating material are assembled in a bag with gaps completely filled with optically transparent material with a refractive index lower than the refractive index of the stimulating material, with gaps between the plates and between the plates and the transparent prisms have a quarter wavelength of optical laser radiation.

2. The laser according to claim 1, characterized in that the material filling the gaps is a film with a refractive index lower than the refractive index of the prism material.