RU2112304C1 - Solid-state laser emitter - Google Patents

Solid-state laser emitter Download PDF

Info

Publication number
RU2112304C1
RU2112304C1 RU96122000A RU96122000A RU2112304C1 RU 2112304 C1 RU2112304 C1 RU 2112304C1 RU 96122000 A RU96122000 A RU 96122000A RU 96122000 A RU96122000 A RU 96122000A RU 2112304 C1 RU2112304 C1 RU 2112304C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
active elements
axes
reflector
pump source
pumping source
Prior art date
Application number
RU96122000A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU96122000A (en
Inventor
В.Н. Быков
Н.Н. Грошкова
В.Р. Кушнир
А.А. Плешков
В.А. Прядеин
А.Б. Уиц
Original Assignee
Государственное предприятие Научно-исследовательский институт "Полюс"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное предприятие Научно-исследовательский институт "Полюс" filed Critical Государственное предприятие Научно-исследовательский институт "Полюс"
Priority to RU96122000A priority Critical patent/RU2112304C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2112304C1 publication Critical patent/RU2112304C1/en
Publication of RU96122000A publication Critical patent/RU96122000A/en

Links

Images

Landscapes

  • Lasers (AREA)

Abstract

FIELD: laser engineering. SUBSTANCE: solid-state laser emitter has pump incorporating reflector shaped as round cylinder, optical pumping source, and two active elements; axes of optical pumping source and active elements are parallel to cylinder axis. Active elements and optical pumping source are installed in pump so that axes of active elements and optical pumping source are equally spaced from reflector center and axes of active elements are equally spaced from optical pumping source axis; distance between axes of active elements is chosen from expression 4Ra2/(R2+a2), where R is reflector radius; a is distance between optical pumping source axis and reflector center; permissible deviation of axes of active elements from mentioned position is not greater than r, where r is active element radius. EFFECT: improved design. 2 dwg

Description

Изобретение относится к лазерной технике, а более конкретно, к твердотельным лазерным излучателям, используемым в импульсных лазерных дальномерах, локаторах, целеуказателях. The invention relates to laser technology, and more specifically, to solid-state laser emitters used in pulsed laser rangefinders, locators, designators.

Известен твердотельный лазерный излучатель, включающий осветитель с одним источником оптической накачки (например, лампой накачки) и двумя активными элементами [1]. A solid-state laser emitter is known, including a illuminator with one optical pump source (for example, a pump lamp) and two active elements [1].

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является твердотельный лазерный излучатель [2], включающий осветитель с одним источником оптической накачки и двумя активными элементами, один из которых выполняет функцию задающего генератора, а второй - функцию однопроходового усилителя, что позволяет повысить эффективность излучателя за счет увеличения объема активной среды и одновременно ослабить ограничения по оптической стойкости на повышение выходной энергии излучателя в режиме модуляции добротности. The closest in technical essence to the present invention is a solid-state laser emitter [2], which includes a illuminator with one optical pump source and two active elements, one of which acts as a master oscillator, and the second as a single-pass amplifier, which improves the efficiency of the emitter due to increase the volume of the active medium and at the same time weaken the restrictions on optical resistance to increase the output energy of the emitter in the mode of Q-switching.

В известном твердотельном лазерном излучателе отсутствует оптимизация взаимного расположения активных элементов и источника оптической накачки во внутреннем объеме осветителя, при котором достигается максимум плотности энергии оптической накачки внутри объема каждого активного элемента. In the known solid-state laser emitter, there is no optimization of the relative position of the active elements and the optical pump source in the internal volume of the illuminator, at which the maximum optical energy density is achieved within the volume of each active element.

Задачей изобретения является повышение эффективности излучателя и равномерности пространственной структуры выходного излучения. The objective of the invention is to increase the efficiency of the emitter and the uniformity of the spatial structure of the output radiation.

Указанная задача решается за счет того, что в известном [2] твердотельном лазерном излучателе, включающем осветитель, состоящий из отражателя, выполненного в форме кругового цилиндра, источника оптической накачки и двух активных элементов, причем оси источника оптической накачки и активных элементов параллельны оси цилиндра, установка активных элементов и источника оптической накачки в осветителе выполнена с условием равноудаления их осей от центра отражателя, а расстояние между осями активных элементов выбрано равным
4Ra2/(R2 + a2)±d
где
R - радиус отражателя, мм;
а - расстояние от оси источника оптической накачки до центра отражателя, мм;
d - диаметр активного элемента, мм.This problem is solved due to the fact that in the well-known [2] solid-state laser emitter including a illuminator consisting of a reflector made in the form of a circular cylinder, an optical pump source and two active elements, the axis of the optical pump source and active elements parallel to the axis of the cylinder, installation of active elements and an optical pump source in the illuminator is performed with the condition that their axes are equidistant from the center of the reflector, and the distance between the axes of the active elements is chosen equal
4Ra 2 / (R 2 + a 2 ) ± d
Where
R is the radius of the reflector, mm;
a is the distance from the axis of the optical pump source to the center of the reflector, mm;
d is the diameter of the active element, mm

Вышеуказанное взаимное расположение активных элементов и источника оптической накачки в отражателе обеспечивает установку активных элементов в пространственных зонах внутри отражателя, в которых плотность оптического излучения источника оптической накачки достигает максимального значения, что позволяет реализовать наилучшее использование излучения оптической накачки, т.е. повысить эффективность излучателя. При этом одновременно обеспечивается и повышение однородности оптической накачки по поперечному сечению активных элементов, что позволяет повысить равномерность пространственной структуры в выходном пучке лазерного излучения. The aforementioned relative positioning of the active elements and the optical pump source in the reflector provides the installation of active elements in the spatial zones inside the reflector, in which the optical radiation density of the optical pump source reaches its maximum value, which allows the best use of optical pump radiation, i.e. increase the efficiency of the emitter. At the same time, an increase in the uniformity of optical pumping over the cross section of active elements is also ensured, which makes it possible to increase the uniformity of the spatial structure in the output laser beam.

Изобретательский уровень и новизна предлагаемого устройства вытекают из неочевидных соотношений, характеризующих пространственное расположение активных элементов и источника оптической накачки внутри цилиндрического отражателя, которые выражены в виде эмпирического выражения, определенного по результатам расчетно-экспериментальных исследований. The inventive step and novelty of the proposed device stem from non-obvious relationships characterizing the spatial arrangement of the active elements and the optical pump source inside the cylindrical reflector, which are expressed in the form of an empirical expression determined by the results of computational and experimental studies.

На фигурах 1 и 2 показана оптическая схема предлагаемого твердотельного лазерного излучателя. In figures 1 and 2 shows the optical scheme of the proposed solid-state laser emitter.

Он включает осветитель 1, состоящий из отражателя 2, выполненного в форме кругового цилиндра радиусом R с центром в точке O, двух активных элементов 3 и 4 диаметром d с центрами O1 и O2 и источника оптической накачки (например, лампы накачки) 5 с центром O3, причем длина отрезка

Figure 00000002
равна a.It includes a illuminator 1, consisting of a reflector 2 made in the form of a circular cylinder of radius R with a center at point O, two active elements 3 and 4 of diameter d with centers O 1 and O 2, and an optical pump source (for example, a pump lamp) 5 s center O 3 , and the length of the segment
Figure 00000002
equal to a.

Твердотельный лазерный излучатель включает также "глухое" зеркало 6 и выходное зеркало 7 задающего генератора, в состав которого входит активный элемент 3, а также электрооптический затвор 8. Задающий генератор связан с однопроходовым усилителем, выполненным на активном элементе 4, посредством призмы 9. A solid-state laser emitter also includes a “dead” mirror 6 and an output mirror 7 of the master oscillator, which includes the active element 3, as well as an electro-optical shutter 8. The master oscillator is connected to a single-pass amplifier made on the active element 4 by means of a prism 9.

Оси активных элементов 3,4 и источника оптической накачки 5 параллельны оси цилиндрического отражателя 2, равноудалены от центра O отражателя 2, т. е.

Figure 00000003
При этом расстояние между осями активных элементов
Figure 00000004
удовлетворяет соотношению (1). Технологический допуск ±d в соотношении (1) определяет допустимые отклонения на установку активных элементов в реальной конструкции излучателя, не ухудшающие его параметров.The axis of the active elements 3,4 and the optical pump source 5 are parallel to the axis of the cylindrical reflector 2, equidistant from the center O of the reflector 2, i.e.
Figure 00000003
The distance between the axes of the active elements
Figure 00000004
satisfies relation (1). The technological tolerance ± d in relation (1) determines the permissible deviations for the installation of active elements in the actual design of the emitter, not worsening its parameters.

Твердотельный лазерный излучатель работает следующим образом. Solid-state laser emitter operates as follows.

При подаче питания на источник оптической накачки 5 (например, в случае лампы накачки при разряде накопительного конденсатора на лампу накачки) последний излучает световой импульс, при этом оптическое излучение источника оптической накачки, многократно отражаясь от боковой цилиндрической поверхности отражателя 2, концентрируется в определенных пространственных зонах, где плотность оптического излучения накачки достигает максимального значения. Положение этих зон относительно положения источника оптической накачки определяется выражением (1). Поскольку установка активных элементов 3 и 4 также определяется выражением (1), в них под действием излучения накачки создается максимальная инверсная населенность с высокой степенью однородности по поперечному сечению активных элементов. При включении добротности резонатора задающего генератора, образованного зеркалами 6 и 7, активным элементом 3 и электрооптическим затвором 8, за счет подачи управляющего напряжения на электрооптический затвор происходит генерация интенсивного лазерного излучения, приводящая к сбросу инверсной населенности в активном элементе 3. Лазерное излучение с выходного зеркала 7 задающего генератора попадает через поворотную призму 9 в активный элемент 4 усилителя, приводит к сбросу инверсной населенности в активном элементе 4 при проходе через него и генерации дополнительной энергии лазерного излучения, в результате чего энергия лазерного излучения на выходе твердотельного лазерного излучателя (на выходе активного элемента 4) возрастает, представляя собой сумму энергий излучения задающего генератора (с активным элементом 3) и усилителя (с активным элементом 4). When power is supplied to the optical pump source 5 (for example, in the case of a pump lamp when the storage capacitor is discharged to the pump lamp), the latter emits a light pulse, while the optical radiation of the optical pump source, repeatedly reflected from the side cylindrical surface of the reflector 2, is concentrated in certain spatial zones where the density of the optical pump radiation reaches a maximum value. The position of these zones relative to the position of the optical pump source is determined by expression (1). Since the installation of active elements 3 and 4 is also determined by expression (1), a maximum inverse population with a high degree of uniformity over the cross section of the active elements is created in them under the action of pump radiation. When the Q-factor of the resonator of the master oscillator, formed by mirrors 6 and 7, the active element 3 and the electro-optical shutter 8 is turned on, intense laser radiation is generated by applying a control voltage to the electro-optical shutter, which leads to a reset of the inverse population in the active element 3. Laser radiation from the output mirror 7 of the master oscillator gets through the rotary prism 9 into the active element 4 of the amplifier, leads to a reset of the inverse population in the active element 4 when passing through n th and generate additional energy laser radiation, causing the laser energy at the output of the solid-state laser emitter (the output of the active element 4) increases, representing the sum of the master oscillator radiation energy (with an active element 3) and an amplifier (with an active element 4).

Благодаря установке активных элементов внутри отражателя в соответствии с выражением (1), пространственная структура излучения твердотельного лазерного излучателя отличается высокой степенью равномерности распределения плотности излучения в поперечном сечении выходного лазерного луча при наиболее эффективном использовании излучения источника оптической накачки. Due to the installation of active elements inside the reflector in accordance with expression (1), the spatial structure of the radiation of a solid-state laser emitter is characterized by a high degree of uniformity of the distribution of radiation density in the cross section of the output laser beam with the most efficient use of radiation from the optical pump source.

Claims (1)

Твердотельный лазерный излучатель, включающий осветитель, состоящий из отражателя, выполненного в форме кругового цилиндра, источника оптической накачки и двух активных элементов, причем оси источника оптической накачки и активных элементов параллельны оси цилиндра, отличающийся тем, что установка активных элементов и источника оптической накачки в осветителе выполнена с условием равноудаления осей активных элементов и источника оптической накачки от центра отражателя и равноудаления осей активных элементов от оси источника оптической накачки, а расстояние между осями активных элементов выбрано равным
4Ra2/(R2 + a2),
где R - радиус отражателя;
a - расстояние от оси источника оптической накачки до центра отражателя,
при этом величина допустимого отклонения осей активных элементов от указанного положения составляет не более радиуса активного элемента.A solid-state laser emitter including a illuminator, consisting of a reflector made in the form of a circular cylinder, an optical pump source and two active elements, the axis of the optical pump source and active elements being parallel to the cylinder axis, characterized in that the installation of the active elements and the optical pump source in the illuminator made with the condition that the axes of the active elements and the optical pump source are equidistant from the center of the reflector and the axes of the active elements are equidistant from the axis of the optical source pumping, and the distance between the axes of the active elements is chosen equal to
4Ra 2 / (R 2 + a 2 ),
where R is the radius of the reflector;
a is the distance from the axis of the optical pump source to the center of the reflector,
the value of the permissible deviation of the axes of the active elements from the specified position is not more than the radius of the active element.
RU96122000A 1996-11-13 1996-11-13 Solid-state laser emitter RU2112304C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU96122000A RU2112304C1 (en) 1996-11-13 1996-11-13 Solid-state laser emitter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU96122000A RU2112304C1 (en) 1996-11-13 1996-11-13 Solid-state laser emitter

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2112304C1 true RU2112304C1 (en) 1998-05-27
RU96122000A RU96122000A (en) 1999-01-27

Family

ID=20187302

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU96122000A RU2112304C1 (en) 1996-11-13 1996-11-13 Solid-state laser emitter

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2112304C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU182531U1 (en) * 2017-12-21 2018-08-22 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Полюс" им. М.Ф. Стельмаха" SOLID LASER
RU183902U1 (en) * 2017-12-21 2018-10-08 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Полюс" им. М.Ф. Стельмаха" COOLED SOLID LASER

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
2. Исаев М.П. и др. Компактный лазер импульсно-периодического действия на ГСГГ с КПД более 3%. Электронная техника серия II: Лазерная техника и оптоэлектроника. - 1991, вып.1 (57), с.32 и 33. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU182531U1 (en) * 2017-12-21 2018-08-22 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Полюс" им. М.Ф. Стельмаха" SOLID LASER
RU183902U1 (en) * 2017-12-21 2018-10-08 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Полюс" им. М.Ф. Стельмаха" COOLED SOLID LASER

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR940003440B1 (en) Long pulse tunable dye laser
US20070068475A1 (en) Internal combustion engine with a laser light generating device
US6931047B2 (en) Laser light source
EP0787374B1 (en) Laser
US3230474A (en) Solid state laser and pumping means therefor using a light condensing system
JPH06196781A (en) Pump type laser device and method therefor
US3636473A (en) Composite glass laser rod
JPH01248582A (en) Solid state laser generator
US4357704A (en) Disc or slab laser apparatus employing compound parabolic concentrator
RU2112304C1 (en) Solid-state laser emitter
CA1279395C (en) Laser apparatus and method for discriminating against higher order modes
US3164781A (en) Optical maser pumping system
US20020191664A1 (en) Diode array end pumped slab laser
US4617669A (en) Method and apparatus for pumping lasant slabs
US3508166A (en) Passive optical isolator
US5513205A (en) End-pumping laser configuration utilizing a retroreflector as an input coupler
US3868590A (en) Narrow bandwidth dye laser
US4119928A (en) Laser head and application thereof to a laser generator device
RU2346367C2 (en) Solid-state single-pulse laser and two-wave laser beam generator
US3634779A (en) High-inversion laser device having an impregnated flashtube jacket, an ultraviolet absorbing filter between the laser rod and the flashtube and a filter within the laser rod
US7817697B1 (en) Laser diode pumped solid-state dye laser and method for operating same
JP3003172B2 (en) Solid state laser oscillator
RU2083040C1 (en) Laser with cylindrical active element
EP1089404A1 (en) Resonator for solid-state laser source
SU321182A1 (en) OPTICAL QUANTUM GENERATOR