RU2056686C1 - Лазерное многокаскадное генераторно-усилительное устройство - Google Patents
Лазерное многокаскадное генераторно-усилительное устройство Download PDFInfo
- Publication number
- RU2056686C1 RU2056686C1 RU93025951A RU93025951A RU2056686C1 RU 2056686 C1 RU2056686 C1 RU 2056686C1 RU 93025951 A RU93025951 A RU 93025951A RU 93025951 A RU93025951 A RU 93025951A RU 2056686 C1 RU2056686 C1 RU 2056686C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- crystal
- laser
- radiation
- optical axis
- plz
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Lasers (AREA)
Abstract
Использование: в квантовой электронике для плавного изменения в широких пределах временных и энергетических параметров одномодового импульсно-периодического излучения Nd-лазеров. Сущность изобретения: устройство состоит из задающего генератора с пассивным лазерным затвором на кристалле LiF:F и последующих каскадов усилителей. Кристалл LiF:F установлен в резонаторе лазера с возможностью перемещения его в направлении, перпендикулярном оптической оси резонатора, а пропускание кристалла вдоль указанного направления имеет следущее распределение: T(X) = A - (A - B)x/1, где X - координата на поверхности кристалла в направлении, перпендикулярном оптической оси резонатора, 0 ≅ X ≅ I; A и B - соответственно максимальное и минимальное начальное пропускание кристалла на длине волны лазерного излучения; l = (5 - 10) d - длина рабочей части кристалла; d - диаметр активного элемента, l0≥1+d - общая длина кристалла. 1 ил.
Description
Изобретение относится к квантовой электронике, а именно к неодимсодержащим твердотельным технологическим лазерам с пассивной модуляцией добротности, и может быть использовано для получения одномодового импульсно-периодического режима генерации излучения с высокой пространственной яркостью, большой длиной когерентности и малой расходимостью.
Известен технологический ИАГ:Nd-лазер с модуляцией добротности кристаллом LiF: F , состоящий из двух активных элементов (АЭ), один из которых используют как задающий генератор, а другой как усилитель [1] Недостатком лазера является органическая мощность лазерного излучения в связи с использованием одного каскада усиления.
Известно лазерное многокаскадное генераторно-усилительное устройство, состоящее из задающего генератора с пассивным лазерным затвором (ПЛЗ) на кристалле LiF:F и последующих каскадов усилителей [2] Положение ПЛЗ в резонаторе лазера неизменно и имеет определенное значение пропускания на длине волны лазерного излучения.
Недостатком данного устройства является невозможность плавного изменения временных и энергетических параметров излучения лазерной системы в широких пределах, так как для этого необходимо иметь набор ПЛЗ с различным пропусканием, поочередно и устанавливаемых в резонаторе лазера.
Технической задачей изобретения является реализация возможности плавного изменения временных и энергетических параметров лазерной системы в широких пределах.
Техническая задача достигается тем, что кристалл LiF:F установлен в резонаторе лазера с возможностью перемещения его в направлении, перпендикулярном оптической оси резонатора, а пропускание кристалла вдоль указанного направления имеет следующее распределение:
Т(х)=А-(А-В)Х/l, (1) где X координата на поверхности кристалла в направлении, перпендикулярном оптической оси резонатора, 0≅ X ≅ l;
А и В соответственно максимальное и минимальное начальное пропускание кристалла на длине волны лазерного излучения;
l=(5-10)d длина рабочей части кристалла; d диаметр АЭ;
lo≥l+d общая длина кристалла.
Т(х)=А-(А-В)Х/l, (1) где X координата на поверхности кристалла в направлении, перпендикулярном оптической оси резонатора, 0≅ X ≅ l;
А и В соответственно максимальное и минимальное начальное пропускание кристалла на длине волны лазерного излучения;
l=(5-10)d длина рабочей части кристалла; d диаметр АЭ;
lo≥l+d общая длина кристалла.
Отличием предлагаемого устройства от прототипа является то, что ПЛЗ установлен в резонаторе лазера с возможностью перемещения его в направлении, перпендикулярном оптической оси резонатора, а пропускание кристалла вдоль указанного направления изменяется по формуле (1).
Предлагаемое устройство может быть изготовлено на базе серийно выпускаемых технологических твердотельных лазеров типа ЛТН-103, ЛТН-120 с непрерывной накачкой или лазеров ЛИТ-100, ЛТИ-130, ЛИТ-500 с импульсно-периодической накачкой.
Преимуществом предлагаемого устройства по сравнению с прототипом является возможность плавного изменения временных и энергетических параметров одномодового лазерного излучения в широком интервале, что существенно расширяет диапазон применения лазерной системы в науке, технике, технологии. Это преимущество обусловлено тем, что начальное пропускание ПЛЗ изменяется по формуле (1), а кристалл может плавно перемещаться в направлении, перпендикулерном оптической оси резонатора лазера.
Например, на базе двух лазеров типа ЛТН-103 собирают генераторно-усилительное устройство, состоящее из четырех последовательно расположенных квантронов К-301В с АЭ из ИАГ:Nd размером 6,3х100 мм и криптоновых ламп накачки ДНП-6/90. При этом один квантрон и ПЛЗ используют как задающий генератор, а остальные квантроны как усилители. Для получения одномодового излучения с малой расходимостью и высокой пространственной яркостью в задающем генераторе используют выпуклое зеркало, а ПЛЗ помещают между АЭ и выходным пропускающим зеркалом. Радиус кривизны глухого зеркала и его положение в резонаторе выбирают из условия соответствия диаметра пятна нулевой моды и диаметра АЭ, что обеспечивает лучшее заполнение АЭ и, как результат, больший энергосъем и КПД лазера. Пpи этом на люминесцентном экране, расположенном на выходе лазерного устройства, наблюдают одномодовую структуру излучения с гауссовым профилем распределения интенсивности.
Например, в качестве ПЛЗ используют кристаллы LiF:F длиной lo=66 мм, шириной 17 мм, толщиной 8 мм. Если за начало отсчета Х=0 принять точку, расположенную на расстоянии d/2 от края кристалла, то за рабочую часть можно принять l=lo-d=60 мм. Диаметр АЭ 6,3 мм, поэтому l/d=10. При l/d>10 чрезмерно возрастает длина ПЛЗ, что приводит к увеличению его стоимости и затрудняет его эксплуатацию. При l/d<5 градиент пропускания dT/dX в пределах апертуры АЭ становится значительным, что приводит к нестабильности параметров лазерного излучения, превышающей погрешность их измерения, равную 5-10%
В соответствии с формулой (1) при А=0,95, В=0,35, l=60 мм, имеют Т(х)= 0,95--0,01Х,
где 0 ≅ X ≅ 60 мм.
В соответствии с формулой (1) при А=0,95, В=0,35, l=60 мм, имеют Т(х)= 0,95--0,01Х,
где 0 ≅ X ≅ 60 мм.
Применение указанного ПЛЗ в предлагаемом лазерном устройстве позволило плавно изменять длительность импульсов излучения от 70 до 500 нс, частоту их следования от 1 до 50 кГц, среднюю мощность излучения от 10 до 350 Вт, а пиковую мощность от 10 до 500 кВт. Это объясняется тем, что уменьшение пропускания ПЛЗ приводит к увеличению пороговой инверсной населенности, поэтому обуславливает генерацию лазерных импульсов с большей энергией и меньшей длительностью. При этом период следования импульсов, определяемый временем достижения инверсной населенности, увеличивается, а частота уменьшается. Одновременно уменьшается средняя мощность излучения лазерной системы, что объясняется ростом активных потерь на просветление ПЛЗ и ростом неактивных потерь в затворе.
Среднюю мощность лазерного излучения измеряют с помощью калориметрического прибора ТПИ-2М и цифрового вольтметра Ф-283 с погрешностью 5% Импульсы излучения регистрируют с помощью лавинного фотодиода на запоминающем осциллографе С8-14.
Применение трехкаскадного однопроходного усилителя позволяет увеличить мощность одномодового излучения задающего генератора в 3-5 раз, а использование ПЛЗ распределением пропускания согласно формуле (1) позволяет плавно изменять временные и энергетические параметры лазерного излучения в широких пределах при сохранении высокого качества излучения. Так, расходимость излучения предлагаемого лазерного устройства составила θ=2мрад на уровне 0,5 максимальной интенсивности, что соответствует параметру качества излучения М2= π D θ / 4 λ10, где D диаметр пучка в ближней зоне, равный диаметру АЭ; λ= 1064 нм длина волны излучения. Длина когерентности лазерного излучения, определенная с помощью интерферометра Майкельсона, составила 10 см, что соответствует ширине спектра генерации 10 пм. Высокая видность интерференционной картины свидетельствует о том, что интенсивность излучения мод высшего порядка незначительна по сравнению с интенсивностью нулевой поперечной моды.
На чертеже приведена оптическая схема предлагаемого лазерного многокаскадного генераторно-усилительного устройства.
Устройство содержит закрепленные на основании по ходу светового пучка выпуклое глухое зеркало 1, АЭ 2, ПЛЗ 3, пропускающее зеркало 4, АЭ 5-7.
Устройство работает следующим образом.
Лазерное излучение, возникающее при оптической накачке АЭ 2, отражается от глухого зеркала 1, проходит через ПЛЗ и пропускающее зеркало 4, частично отражаясь от него. Вследствие периодического самопросветления ПЛЗ возникает затравочный импульс излучения. Длительность импульсов, их энергия и частота следования зависят от начального пропускания ПЛЗ и мощности накачки, АЭ 2, ПЛЗ и зеркала 1,4 образуют задающий генератор, излучение которого выводится через зеркало 4 и усиливается АЭ 5-7 при их оптической накачке. Так как пропускание ПЛЗ изменяется по закону (1), то путем перемещения ПЛЗ в направлении, перпендикулярном оптической оси резонатора, осуществляют плавное изменение временных и энергетических параметров лазерного излучения. Дополнительное изменение параметров излучения выполняют путем плавного изменения величины тока накачки.
Claims (1)
- ЛАЗЕРНОЕ МНОГОКАСКАДНОЕ ГЕНЕРАТОРНО-УСИЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО, состоящее из задающего генератора с пассивным лазерным затвором на кристалле LiF:F
T(x) = A - (A - B)x/l,
где x - координата на поверхности кристалла в направлении, перпендикулярном оптической оси резонатора, 0 ≅ x ≅ l;
А, В - соответственно максимальное и минимальное начальное пропускание кристалла на длине волны лазерного излучения;
l = (5 - 10)d - длина рабочей части кристалла;
d - диаметр активного элемента,
причем общая длина кристалла lo ≥ l + d.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93025951A RU2056686C1 (ru) | 1993-04-30 | 1993-04-30 | Лазерное многокаскадное генераторно-усилительное устройство |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93025951A RU2056686C1 (ru) | 1993-04-30 | 1993-04-30 | Лазерное многокаскадное генераторно-усилительное устройство |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU93025951A RU93025951A (ru) | 1995-07-20 |
RU2056686C1 true RU2056686C1 (ru) | 1996-03-20 |
Family
ID=20141353
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU93025951A RU2056686C1 (ru) | 1993-04-30 | 1993-04-30 | Лазерное многокаскадное генераторно-усилительное устройство |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2056686C1 (ru) |
-
1993
- 1993-04-30 RU RU93025951A patent/RU2056686C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
1. Басиев Т.Т. и др. Технологический ИАГ : Nd-лазер с пассивным затвором на кристалле LiF:F - 2 , ЖТФ 1991, т.17, в.9, с.16-22. 2. Басиев Т.Т. и др. Трехкаскадный усилитель одномодового излучения ИАГ : Nd-лазера с пассивным затвором на кристалле LiF:F - 2 Квантовая электроника, 1991, т.18, N 7, с.822-824. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Soukoulis et al. | Dynamic response and relaxation oscillations in random lasers | |
US6816515B1 (en) | Wavelength-swept laser and method for its operation | |
JP2002503396A (ja) | レーザー | |
KR20190034203A (ko) | 단광 펄스 또는 극단광 펄스를 생성하기 위한 시스템 | |
EP3928387B1 (en) | A simple laser with an improved pump system for generating laser pulses on demand | |
RU2056686C1 (ru) | Лазерное многокаскадное генераторно-усилительное устройство | |
Basiev et al. | High-average-power SRS conversion of radiation in a BaWO4 crystal | |
Ambartsumyan et al. | 5A10 (a)-Short-pulse Q-switched laser with variable pulse length | |
Basiev et al. | Q switching of a periodic-pulse-pumped industrial Nd: YAG laser by means of F2−-LiF crystals | |
Basiev et al. | Three-stage amplifier of single-mode radiation generated by a YAG: Nd laser with a passive switch made of an LiF: F2-crystal | |
RU2038666C1 (ru) | Лазерное генерационное устройство одномодового излучения | |
RU2044066C1 (ru) | Лазерное устройство одномодового модулированного излучения для термической обработки материалов | |
Knox | Revolution in femtosecond near-infrared pulse generation | |
Thevar et al. | Longitudinal mode selection in a dye Q-switched ruby laser: a comparison between theoretical and experimental results | |
Dakss et al. | A fast digitalized scan laser | |
Seres et al. | Nine-thousand-fold pulse shortening by an excimer laser-pumped cascade of two distributed feedback dye lasers | |
Kirkin et al. | Generation of high power ultrashort pulses in a low temperature ruby laser with a small active volume | |
Dashkevich et al. | Eye-Safe KGd (WO 4) 2: Nd Laser: Nano-and Subnanosecond Pulse Generation in Self-Frequency Raman Conversion Mode with Active Q-Switching | |
Linne et al. | Q-switching of diode-pumped solid-state lasers | |
Anikeev et al. | Variation in the coherence length of a phase conjugating oscillator | |
JPH06152015A (ja) | 短パルス光機能装置 | |
RU2044065C1 (ru) | Лазерное генераторно-усилительное устройство одномодового излучения для термической обработки материалов | |
Kitzler et al. | High energy intracavity pumped eye-safe BaWO4 Raman laser | |
Will | A Frequency-Tunable Nd-Glass-Oscillator With Variable Bandwidth For High-Power Laser Systems | |
RU2019018C1 (ru) | Способ генерации лазерного излучения и устройство для его осуществления |