RU2111588C1

RU2111588C1 - LASER plant

Info

Publication number: RU2111588C1
Application number: RU93040408A
Authority: RU
Inventors: Виктор Иванович Тригуб; Геннадий Борисович Бронфельд
Original assignee: Виктор Иванович Тригуб; Геннадий Борисович Бронфельд
Priority date: 1993-08-10
Filing date: 1993-08-10
Publication date: 1998-05-20

Abstract

FIELD: quantum electronics; high-power solid-state lasers. SUBSTANCE: laser plant has several lasers with solid-state active elements, pump lamps, open optical cavities, shutters, mirror prisms, timer, power unit, automatic change-over unit, optical reflector assembled of rectangular prisms with trapezoidal base with reflecting faces beveled through 45 deg. To shaft axis and developed relative to each other over helical line; reflector is mounted for rotation and has operating mechanism. Optical reflector is made in the form of trapezoidal-base prisms mounted on common shaft relatively developed over helical line and provided with two opposite reflecting side faces. EFFECT: improved design. 1 dwg

Description

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

Известны твердотельные лазеры, активные элементы которых выполнены в форме цилиндрического стержня, имеющего постоянный коэффициент преломления во всем объеме [1]. Solid-state lasers are known, the active elements of which are made in the form of a cylindrical rod having a constant refractive index in the entire volume [1].

Однако в известных лазерах, имеющих форму цилиндра и постоянный коэффициент 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. Возникновение термической линзы может привести к разрушению активного элемента. However, in known lasers having the shape of a cylinder and a constant refractive index in the entire volume, a thermal lens arises during pumping, 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. The appearance of a thermal lens can lead to the destruction of the active element.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство [2], содержащее несколько источников оптического излучения (лазеров) и отражателя в форме зеркальной полосы, размещенной на цилиндрическом валу по винтовой линии. The closest in technical essence and the achieved result is a device [2], containing several sources of optical radiation (lasers) and a reflector in the form of a mirror strip placed on a cylindrical shaft along a helical line.

Недостаток данного устройства состоит в том, что отражатель является единым целым, поэтому неизбежна передача тепла вдоль всей отражающей поверхности, что приводит к искажению фронта следующих друг за другом световых импульсов, отражаемых от зеркальной поверхности данного отражателя. Кроме того, зеркало в форме ленты, размещенное по винтовой линии, обладает кривизной не равной нулю, которая будет искажать фронт отраженного импульса. The disadvantage of this device is that the reflector is a single unit, therefore, heat transfer along the entire reflecting surface is inevitable, which leads to distortion of the front of successive light pulses reflected from the mirror surface of this reflector. In addition, a ribbon-shaped mirror placed along a helix has a non-zero curvature that will distort the front of the reflected pulse.

Для устранения вышеуказанных недостатков известные твердотельные лазеры, содержащие открытые оптические резонаторы, лампы накачки, твердотельные активные элементы, источники питания, снабжены отражателем в виде размещенных на одном валу и развернутых относительно друг друга по винтовой линии элементов в форме призм с трапециевидными основаниями и с двумя противоположными отражающими боковыми гранями, а также таймером, шторками, зеркальными призмами, блоком автоматического переключения. To eliminate the above drawbacks, known solid-state lasers containing open optical resonators, pump lamps, solid-state active elements, power supplies, are equipped with a reflector in the form of elements located on the same shaft and deployed relative to each other along a helix in the form of prisms with trapezoidal bases and with two opposite reflecting side faces, as well as a timer, curtains, mirror prisms, automatic switching unit.

Использование нескольких лазеров с твердотельными активными элементами, оптического отражателя, выполненного в виде размещенных на одном валу и развернутых относительно друг друга по винтовой линии элементов в форме призм с трапециевидными основаниями и двумя противоположными отражающими боковыми гранями, введенных в установку и соединенных последовательно таймера и блока автоматического переключения, зеркальных призм, установленных между лазерами, и отражателем, и шторок, установленных между лампами накачки и активными элементами лазеров, позволяет не допускать перегрева активных элементов твердотельных лазеров и увеличить время стабильного лазерного излучения, а также мощность излучения установки. The use of several lasers with solid-state active elements, an optical reflector made in the form of elements in the form of prisms with trapezoidal bases and two opposite reflecting side faces placed on the same shaft and deployed relative to each other along a helical line, inserted into the unit and connected in series with a timer and an automatic block switching, mirror prisms installed between the lasers and the reflector, and shutters installed between the pump lamps and active elements lasers, able to prevent overheating of the active elements of solid-state lasers and increase the stability of the laser radiation, and the radiation power installation.

Авторам не известны лазерные установки, имеющие признаки, сходные с отличительными признаками предлагаемого устройства, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "существенные отличия". The authors are not aware of laser installations 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 изображена предлагаемая лазерная установка. The drawing shows the proposed laser installation.

Лазерная установка состоит из нескольких лазеров 1 с твердотельными активными элементами 2, лампами 3 накачки, открытыми оптическими резонаторами 4 и 5, шторок 6, зеркальных призм 7, таймера 8, блока 9 питания, тумблера 10, автоматического блока 11 переключения, оптического отражателя 12, собранного из прямоугольных призм с трапециевидными основаниями 13, имеющих скошенные под углом 45^o к оси вала 14 отражающие грани 15 и развернутых относительно друг друга по винтовой линии. Отражатель установлен с возможностью вращения и снабжен приводом 16.The laser installation consists of several lasers 1 with solid-state active elements 2, pump lamps 3, open optical resonators 4 and 5, shutters 6, mirror prisms 7, timer 8, power supply unit 9, a toggle switch 10, an automatic switching unit 11, an optical reflector 12, assembled from rectangular prisms with trapezoidal bases 13 having beveled at an angle of 45 ^o to the axis of the shaft 14 reflecting faces 15 and deployed relative to each other along a helical line. The reflector is mounted for rotation and is equipped with a drive 16.

Лазерная установка работает следующим образом. Laser installation works as follows.

Тумблером 10 включается блок 9 питания, который питает лампы 3 накачки и таймер 8, привод 16, блок 11 автоматического переключения. В процессе накачки активный элемент 2 излучающего лазера начинает нагреваться. Время работы лазера регулируется таймером 8, откалиброванным на время стабильной работы лазера. По истечении времени стабильной работы лазера (т.е. при перегреве активного элемента 2) блок 11 автоматического переключения закрывает шторку 6 между лампой накачки 3 и активным элементом 2, включает привод 16 оптического отражателя 12 (время поворота активного отражателя 12 контролируется таймером 8), открывает шторку 6, закрывающую лампу 3 накачки лазера, который должен излучать. Излучение лазера передается посредством зеркальных призм 7 или непосредственно на одну из отражающих граней 15 прямоугольных призм 13 оптического отражателя 12. Отражающие грани 15, скошенные под углом 45^o поворачивают луч лазера на 90^o. Поскольку отражающие грани 15 развернуты относительно друг друга по винтовой линии, то это позволяет последовательно выводить излучение от каждого лазера.The toggle switch 10 turns on the power supply unit 9, which powers the pump lamps 3 and the timer 8, the drive 16, the automatic switching unit 11. During pumping, the active element 2 of the emitting laser begins to heat up. The laser operating time is regulated by a timer 8, calibrated for a stable laser operation. After the time of stable laser operation (i.e., when the active element 2 overheats), the automatic switching unit 11 closes the shutter 6 between the pump lamp 3 and the active element 2, turns on the drive 16 of the optical reflector 12 (the rotation time of the active reflector 12 is controlled by a timer 8), opens the shutter 6, closing the lamp 3 of the pump laser, which should emit. Laser radiation is transmitted by means of mirror prisms 7 or directly to one of the reflecting faces 15 of the rectangular prisms 13 of the optical reflector 12. The reflecting faces 15, beveled at an angle of 45 ^o, rotate the laser beam 90 ^o . Since the reflecting faces 15 are rotated relative to each other along a helix, this allows one to sequentially output radiation from each laser.

Claims

A laser installation consisting of solid-state lasers with pump lamps and a power supply and a reflector located at the output of the lasers, characterized in that the reflector is made in the form of elements in the form of prisms with trapezoidal bases and deployed relative to each other along a helical line two opposite reflecting side faces, a timer and an automatic switching unit are introduced into the installation, connected respectively to the power supply, each laser through an optical prism maskers with reflective facets of the reflector, and between the pump lamp and the active elements installed curtain.