RU2091934C1

RU2091934C1 - Laser with controlled-heating-temperature active element

Info

Publication number: RU2091934C1
Application number: RU93057362A
Authority: RU
Inventors: Виктор Иванович Тригуб; Геннадий Борисович Бронфельд
Original assignee: Виктор Иванович Тригуб; Геннадий Борисович Бронфельд
Priority date: 1993-12-24
Filing date: 1993-12-24
Publication date: 1997-09-27

Abstract

FIELD: quantum electronics; solid-state lasers. SUBSTANCE: laser has solid-state cylindrical active element 3 with internal cylindrical channel 4, pump lamp 2, open optical cavity 1. Temperature sensor is placed in channel 4 and has two light-conducting fibers 5 coming in contact at room temperature. Superconducting fibers are interconnected by metal tube 6. One of fibers has light-isolating sheath and is connected to photodetector 8 coupled with indicator 9. Metal tube 6 is covered with light-absorbing or blackening coat. EFFECT: improved design. 1 dwg

Description

Изобретение относится к приборам квантовой электроники, а именно к мощным твердотельным лазерам. The invention relates to devices of quantum electronics, namely to powerful solid-state lasers.

Известны твердотельные лазеры, активные элементы которых выполнены в форме цилиндрического стержня, имеющего постоянный коэффициент преломления во всем объеме ( Качмарек Ф. Введение в физику лазеров. Перевод с польского. ) (перевод В. Д. Новикова. Под ред. и с предисл. М.Ф. Бухенского. М. Мир, 1980-540 с. ил. ). Однако в известных лазерах, имеющих активные элементы в форме цилиндра с постоянным коэффициентом преломления во всем объеме, в процессе накачки возникает термическая линза, фокусирующая луч лазера в центре активного стержня, в результате чего увеличивается расходимость луча и уменьшается эффективность использования объема стержня. Solid-state lasers are known whose active elements are made in the form of a cylindrical rod having a constant refractive index in the entire volume (Kachmarek F. Introduction to Laser Physics. Translation from Polish.) (Translation by V. D. Novikov. Ed. And with the foreword M .F. Buchensky. M. Mir, 1980-540 pp. Ill.). However, in known lasers having active elements in the form of a cylinder with a constant refractive index in the entire volume, a thermal lens appears during the pumping process, focusing the laser beam in the center of the active rod, as a result of which the beam divergence increases and the efficiency of using the rod volume decreases.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является лазер, активный элемент которого выполнен в виде кругового цилиндра, причем внутри элемента помещен цилиндрический сердечник, изготовленный из материала, поглощающего излучение на длине волны генерации активного элемента (авт.св. N 336901, кл. H 01 S 3/06). The closest in technical essence and the achieved result is a laser, the active element of which is made in the form of a circular cylinder, and inside the element is placed a cylindrical core made of a material that absorbs radiation at the wavelength of the generation of the active element (ed. St. N 336901, class H 01 S 3/06).

Недостатком данного лазера является то, что сердечник, изготовленный из материала, поглощающего излучение на длине волны генерации активного элемента, со временем нагревается, что приводит в перегреву активного элемента, поэтому в данном устройстве эффект тепловой линзы невозможно полностью уничтожить. The disadvantage of this laser is that the core made of a material that absorbs radiation at the wavelength of the generation of the active element heats up over time, which leads to overheating of the active element, therefore, in this device, the effect of the thermal lens cannot be completely destroyed.

В известном устройстве, содержащем открытый оптический резонатор, лампы накачки, цилиндрический сердечник из твердотельного активного элемента содержит канал, в который помещен датчик температуры, состоящий из двух светопроводящих волокон, соединенных друг с другом металлической трубкой и имеющих контакт друг с другом при комнатной температуре, причем одно из светопроводящих волокон имеет светоизолирующую оболочку и соединено с фотоприемником, а трубка имеет светопоглощающее покрытие или чернение. In a known device comprising an open optical resonator, pump lamps, a cylindrical core made of a solid-state active element comprises a channel in which a temperature sensor is placed, consisting of two light-conducting fibers connected to each other by a metal tube and having contact with each other at room temperature, and one of the light-conducting fibers has a light-insulating sheath and is connected to a photodetector, and the tube has a light-absorbing coating or blackening.

Использование в твердотельном активном элементе, имеющем форму кругового цилиндра, канала, в который помещен датчик температуры, состоящий из двух светопроводящих волокон, соединенных друг с другом металлической трубкой и имеющих контакт друг с другом при комнатной температуре, причем одно из светопроводящих волокон имеет светоизолирующую оболочку и соединено с фотоприемником, а трубка имеет светопоглощающее покрытие или чернение, позволяет контролировать температур нагрева активного элемента. The use in a solid-state active element in the form of a circular cylinder of a channel in which a temperature sensor is placed, consisting of two light-conducting fibers connected to each other by a metal tube and having contact with each other at room temperature, one of the light-conducting fibers having a light-insulating sheath and connected to the photodetector, and the tube has a light-absorbing coating or blackening, allows you to control the heating temperature of the active element.

Авторам не известны лазеры, имеющие признаки, сходные с отличительными признаками предлагаемого устройства, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "существенные отличия". The authors are not aware of lasers having features similar to the distinguishing features of the proposed device, which allows us to conclude that the criterion of "significant differences" is met.

На чертеже изображен лазер с контролем температуры нагрева активного элемента. The drawing shows a laser with a temperature control of the heating of the active element.

Лазер с контролем температуры нагрева активного элемента состоит из открытого оптического резонатора 1, ламп накачки 2, твердотельного, формы кругового цилиндра активного элемента 3, имеющего внутри соосно расположенный цилиндрический канал 4, внутрь которого помещен датчик температуры, состоящий из двух светопроводящих волокон 5, соединенных друг с другом металлической трубкой 6, причем одно из волокон имеет светоизолирующую оболочку 7 и соединено с фотоприемником 8, который соединен с индикатором 9. В канале активного элемента 3 трубка 6 закреплена уплотнением 10. Также имеются источник электропитания 11 ламп 2 и индикатора 9, тумблер 12 для подключения электропитания 11, место контакта 13 волокон 5. Трубка 6 имеет светопоглощающее покрытие 14, место крепления 15 волокон 5 к трубке 6. A laser with control of the heating temperature of the active element consists of an open optical resonator 1, pump lamps 2, a solid-state, circular-shaped cylinder of the active element 3, which has a coaxially located cylindrical channel 4, inside which a temperature sensor is placed, consisting of two light-conducting fibers 5 connected to each other with another metal tube 6, one of the fibers having a light-insulating sheath 7 and connected to a photodetector 8, which is connected to the indicator 9. In the channel of the active element 3, the tube 6 secured by a seal 10. There is also a power supply for 11 lamps 2 and indicator 9, a toggle switch 12 for connecting power 11, the contact point 13 of the fibers 5. The tube 6 has a light-absorbing coating 14, the attachment point of 15 fibers 5 to the tube 6.

Лазер с контролем температуры нагрева активного элемента работает следующим образом. Тумблером 12 подключают источник электропитания 11 к лампе накачки 2, а также подается питание на индикатор 9 (под индикатором мы понимает устройство индикации и усилитель). В процессе накачки световое излучение от ламп 2 проходит сквозь активный элемент 3 и попадает в светопроводящее волокно 5. Свет регистрируется индикатором 9 посредством фотоприемника 8. При нагреве активного элемента 3 нагревается и трубка 6, что приводит к ее линейному увеличению размера, в результате чего между волокнами 5, в месте их соединения 13, появляется зазор, что приводит в потере светового излучения, переходящего из одного волокна в другое, что также регистрируется индикатором 9. Для уменьшения потери излучения, а также устранения попадания света извне, волокно имеет светоизолирующую оболочку 7. Светопоглощающее покрытие (или чернение) 14 устраняет отражение света от трубки 6 и повышает поглощение излучения. A laser with a control temperature of the heating of the active element operates as follows. The toggle switch 12 connects the power supply 11 to the pump lamp 2, and also power is supplied to the indicator 9 (by the indicator we mean the indicating device and amplifier). During the pumping process, the light radiation from the lamps 2 passes through the active element 3 and enters the light guide fiber 5. The light is detected by the indicator 9 through the photodetector 8. When the active element 3 is heated, the tube 6 also heats up, which leads to its linear increase in size, as a result of which fibers 5, in the place of their connection 13, a gap appears, which leads to the loss of light radiation passing from one fiber to another, which is also recorded by indicator 9. To reduce radiation loss, as well as eliminate Adan outside light, the fiber has a light-shell 7. The light-absorbing coating (or blackening) 14 eliminates the reflected light from the tube 6 and raises the absorption of radiation.

Твердотельный активный элемент может быть выполнен из материалов AL₂O₃ Cr³⁺, стекла активированного Nd³⁺ и др.The solid-state active element can be made of materials AL ₂ O ₃ Cr ³⁺ , activated glass Nd ³⁺ , etc.

Claims

A laser with a temperature control for heating the active element, consisting of an open optical resonator, a pump lamp, a solid-state circular-shaped cylinder of the active element, having a coaxial cylindrical channel inside, characterized in that a temperature sensor consisting of two light-conducting fibers is placed in the cylindrical channel of the active element connected to each other by a metal tube and having contact with each other at room temperature, and one of the light-conducting fibers has light insulation uyuschuyu shell and is connected to the photodetector, and the tube has a light absorbing coating or blackening.