RU2569904C1 - Laser device having laminar optical element - Google Patents

Laser device having laminar optical element Download PDF

Info

Publication number
RU2569904C1
RU2569904C1 RU2014125523/28A RU2014125523A RU2569904C1 RU 2569904 C1 RU2569904 C1 RU 2569904C1 RU 2014125523/28 A RU2014125523/28 A RU 2014125523/28A RU 2014125523 A RU2014125523 A RU 2014125523A RU 2569904 C1 RU2569904 C1 RU 2569904C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
radiation
plate
angle
laser
wide
Prior art date
Application number
RU2014125523/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Валентинович Павлов
Original Assignee
Владимир Валентинович Павлов
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 Владимир Валентинович Павлов filed Critical Владимир Валентинович Павлов
Priority to RU2014125523/28A priority Critical patent/RU2569904C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2569904C1 publication Critical patent/RU2569904C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Lasers (AREA)

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: laser device for generating and/or converting laser radiation employs a laminar optical element in the form of a rectangular parallelepiped, having input and output windows. Converted radiation is directed towards the laminar element such that after refraction on the surface of the input window, it travels to the output window having been repeatedly reflected from the lateral faces at an angle which depends on the actual linear dimensions of the laminar element according to the formula α=arctg(Am/Bk), where α is the projection of the angle of reflection of optical radiation from the longitudinal lateral face on a plane parallel to the wide face, A, B are the actual longitudinal and transverse dimensions of said element, m and k are coprime integers, wherein k is equal to the number of times the beam crosses the longitudinal axial line of the laminar element, and m is equal to the number of times the beam crosses the transverse axial line of said element.
EFFECT: reducing the impact of errors of linear dimensions of the laminar element on the position of the output beam.
7 cl, 16 dwg

Description

Область техникиTechnical field

Настоящее изобретение относится к лазерной технике, конкретно к компактным лазерным устройствам, в которых для генерации и преобразования лазерного излучения, включая короткие и ультракороткие импульсы света, используются пластинчатые оптические элементы (slab elements).The present invention relates to laser technology, specifically to compact laser devices in which slab elements are used to generate and convert laser radiation, including short and ultrashort light pulses.

Уровень техникиState of the art

Ультракороткие импульсы лазерного излучения с длительностью импульса менее чем 10 пикосекунд и высоким энергетическим уровнем выше 0,1 mJ на импульс полезны для широкого спектра приложений, таких как обработка материалов, оптические коммуникационные технологии, оптическое зондирование, оптическая абляция и тонкие хирургические операции, в том числе в офтальмологии, биомедицинские исследования и спектроскопия. Известны различные лазерные устройства, предназначенные для генерации ультракоротких импульсов света, например, в [1] описывается мощный источник лазерного излучения со сверхкороткими импульсами, который формирует импульсный свет, имеющий длительность импульса приблизительно от пикосекунд до фемтосекунд. Однако, как правило, в таких устройствах требуются большая длина оптического хода импульсного излучения, поэтому они имеют большой размер и обычно устанавливается и используется на оптическом столе, а соответствующие оптические компоненты источника лазерного излучения устанавливаются на регулируемых опорах во множестве точек и должны быть настроены, а такие настройки не являются простыми.Ultrashort laser pulses with a pulse duration of less than 10 picoseconds and a high energy level above 0.1 mJ per pulse are useful for a wide range of applications, such as material processing, optical communication technologies, optical sensing, optical ablation and thin surgical procedures, including in ophthalmology, biomedical research and spectroscopy. Various laser devices are known for generating ultrashort light pulses, for example, [1] describes a powerful laser source with ultrashort pulses that generates pulsed light having a pulse duration of approximately picoseconds to femtoseconds. However, as a rule, such devices require a large optical path of pulsed radiation, therefore they are large and are usually installed and used on an optical table, and the corresponding optical components of the laser radiation are mounted on adjustable supports at many points and must be tuned, and such settings are not simple.

С другой стороны, существует источник лазерного излучения на основе волокна, использующий оптическое волокно в качестве оптической усиливающей среды, которая усиливает энергию. Источник лазерного излучения на основе волокна обычно решает проблему компактности, однако в источнике лазерного излучения на основе волокна оптическое волокно имеет небольшое сечение, что ограничивает импульсную выходную энергию импульса приблизительно несколькими микроДж, и высокая выходная мощность не может быть реализована.On the other hand, there is a fiber-based laser source using an optical fiber as an optical amplifying medium that amplifies energy. A fiber-based laser source typically solves the compactness problem, however, in a fiber-based laser source, the optical fiber has a small cross section, which limits the pulse output energy of the pulse to approximately several microJ, and a high output power cannot be realized.

Альтернативное решение раскрыто в патентном документе [2], предлагающем компактное оптическое устройство, допускающее значительное увеличение оптической длины резонатора за счет использования малогабаритных оптических элементов, представляющих собой оптические линии задержки, выполненные в виде вытянутого прямоугольного стеклянного элемента с противоположно расположенными зеркальными поверхностями. При этом лазерный луч проходит вдоль всего элемента, поочередно отражаясь от зеркальных поверхностей. В результате оптическая длина пути увеличивается за счет зигзагообразного хода луча и за счет меньшей скорости распространения излучения в стекле по сравнению с воздухом. Это изобретение является аналогом предлагаемого изобретения. Важной особенностью аналога является возможность компенсации дисперсии групповых скоростей (ДГС), если в качестве зеркальных поверхностей используются многослойные покрытия, обладающие необходимыми дисперсионными характеристиками. В соответствии с фундаментальными публикациями [4÷6] эта функция принципиально необходима для получения ультракоротких импульсов высокой мощности.An alternative solution is disclosed in a patent document [2], which offers a compact optical device that allows a significant increase in the optical length of the resonator due to the use of small-sized optical elements, which are optical delay lines, made in the form of an elongated rectangular glass element with oppositely located mirror surfaces. In this case, the laser beam passes along the entire element, alternately reflecting from the mirror surfaces. As a result, the optical path length increases due to the zigzag path of the beam and due to the lower speed of radiation propagation in the glass compared to air. This invention is an analogue of the invention. An important feature of the analogue is the ability to compensate for group velocity dispersion (GVD), if multilayer coatings with the necessary dispersion characteristics are used as mirror surfaces. In accordance with the fundamental publications [4–6], this function is fundamentally necessary for obtaining ultrashort high-power pulses.

Недостаток аналога состоит в том, что при часто встречающейся необходимости реализации оптической длины резонатора около одного или более метра необходимо каскадное соединение нескольких оптических устройств. При этом должны использоваться дополнительные отражатели и конструкция становится громоздкой, менее стабильной и более сложной в настройке.The disadvantage of the analogue is that with the often encountered need to implement an optical cavity length of about one or more meters, a cascade connection of several optical devices is necessary. In this case, additional reflectors should be used and the design becomes bulky, less stable and more difficult to configure.

В другом известном устройстве, раскрытом в патентном документе [3] и предназначенном для использования при генерации и усилении ультракоротких оптических импульсов, задача создания компактных и стабильных лазерных устройств решается за счет использования пластинчатого оптического элемента, изготовленного из материала с показателем преломления большим показателя преломления воздуха. Внутри пластинчатого элемента лазерный луч распространяется, отражаясь от боковых поверхностей множество раз. Входное окно и выходное окно, примыкают к боковым поверхностям и позволяют лазерному лучу распространяться в объеме оптического элемента. С прозрачной средой объединены пропускающие или отражающие дифракционные решетки, отклоняющие излучение в плоскости, параллельной широким граням, под углом, зависящим от длины волны, что обеспечивает компенсацию дисперсии. Благодаря монолитной конструкции обеспечивается высокая стабильность работы компактного оптического элемента в составе генераторов и усилителей лазерного излучения. Это устройство выбрано в качестве прототипа предлагаемого изобретения.In another known device disclosed in patent document [3] and intended for use in the generation and amplification of ultrashort optical pulses, the task of creating compact and stable laser devices is solved by using a plate optical element made of a material with a refractive index of a large refractive index of air. Inside the plate element, the laser beam propagates, reflected from the side surfaces many times. The input window and the output window are adjacent to the side surfaces and allow the laser beam to propagate in the volume of the optical element. Transmission or reflective diffraction gratings are combined with a transparent medium, deflecting radiation in a plane parallel to wide faces, at an angle depending on the wavelength, which ensures dispersion compensation. Thanks to the monolithic design, high stability of the compact optical element in the composition of generators and amplifiers of laser radiation is ensured. This device is selected as a prototype of the invention.

Недостаток прототипа состоит в необходимости очень точного выдерживания линейных размеров пластинчатого элемента. Фиг. 1а и фиг. 1б иллюстрируют влияние неточных линейных размеров на ход луча в прототипе. На фиг. 1а изображен ход лучей в точно изготовленном оптическом элементе с размерами 44×40 мм, а на фиг. 1б - оптический элемент с ошибкой линейных размеров, равной 0,1 мм, с размерами элемента 43,9×40,1 мм. Как видно из фиг. 1б, неточность линейных размеров в одну десятую миллиметра накапливается при каждом отражении и приводит к поперечному смещению выходного луча почти на 1.5 мм, что сопровождается потерей части усиливаемого луча из-за его виньетирования и рассеяния на притупленных кромках.The disadvantage of the prototype is the need for very accurate withstanding the linear dimensions of the plate element. FIG. 1a and FIG. 1b illustrate the effect of inaccurate linear dimensions on the beam path of the prototype. In FIG. 1a shows the path of the rays in a precisely made optical element with dimensions of 44 × 40 mm, and in FIG. 1b is an optical element with a linear dimension error of 0.1 mm, with an element size of 43.9 × 40.1 mm. As can be seen from FIG. 1b, an inaccuracy in linear dimensions of one tenth of a millimeter is accumulated at each reflection and leads to a transverse displacement of the output beam by almost 1.5 mm, which is accompanied by the loss of part of the amplified beam due to its vignetting and scattering at the blunt edges.

Из-за высокой трудоемкости изготовления пластин с полированными поверхностями достижение по сути интерференционной точности приводит к значительному удорожанию оптических элементов, особенно при наличии дифракционных отражателей.Due to the high complexity of manufacturing plates with polished surfaces, the achievement of essentially interference accuracy leads to a significant increase in the cost of optical elements, especially in the presence of diffraction reflectors.

Другой недостаток прототипа заключается в ограниченном диапазоне коррекции ДГС с помощью дифракционных решеток, отклоняющих излучение в плоскости, параллельной широким граням пластины. Решетка создает необходимую для компенсации ДГС угловую дисперсию, которая приводит к расходимости лазерного пучка в плоскости, параллельной широким граням, при этом расходимость тем больше, чем шире спектральный состав и чем большую ДГС необходимо компенсировать. Однако, как видно из хода лучей на развертке оптической пластины, показанной на фиг. 2, угловая расходимость излучения в прототипе ограничена размерами выходного окна 32 и не может превышать величины, определяемой по формуле:Another disadvantage of the prototype lies in the limited range of DGS correction using diffraction gratings deflecting radiation in a plane parallel to the wide faces of the plate. The lattice creates the angular dispersion necessary to compensate for the DGS, which leads to the divergence of the laser beam in a plane parallel to the wide faces, the divergence being greater, the wider the spectral composition and the larger the DGS must be compensated. However, as can be seen from the beam path on the scan of the optical plate shown in FIG. 2, the angular divergence of radiation in the prototype is limited by the size of the output window 32 and cannot exceed the value determined by the formula:

Figure 00000001
Figure 00000001

Где:Where:

δ - угловая расходимость, равная разности углов дифракции для различных спектральных составляющих;δ is the angular divergence equal to the difference in diffraction angles for various spectral components;

d - ширина выходного окна 32;d is the width of the output window 32;

L - длина оптического хода лучей между входным 31 и выходным 32 окнами.L is the length of the optical path of the rays between the input 31 and output 32 windows.

Из-за этого ограничения в компактной конструкции не реально обеспечить широкий диапазон компенсации ДГС, так как ширина выходного окна составляет несколько миллиметров, а оптическая длина пути, который проходит излучение между решетками, установленными на входном и выходном окнах, может достигать 50 см и более.Because of this limitation in a compact design, it is not realistic to provide a wide range of compensation for DGS, since the width of the output window is several millimeters, and the optical path length that the radiation passes between the gratings installed on the input and output windows can reach 50 cm or more.

Таким образом, в настоящее время отсутствуют лазерные устройства с большой длиной оптического хода, способные к усилению, задержке, расширению, сжатию и компенсации в широких пределах ДГС ультракоротких импульсов лазерного излучения, которые являются небольшими по размеру, пригодными для работы с мощным излучением и обладающими высокой стабильностью, взаимозаменяемостью, простотой в изготовлении и установке. Поэтому в действительности использование источника лазерного излучения со сверхкоротким импульсом и большой импульсной энергией ограничивается исследовательскими целями.Thus, at present, there are no laser devices with a large optical path length capable of amplifying, delaying, expanding, compressing, and compensating over a wide range of GVDs of ultrashort laser radiation pulses, which are small in size, suitable for working with high-power radiation, and having a high stability, interchangeability, ease of manufacture and installation. Therefore, in reality, the use of a laser source with an ultrashort pulse and high pulsed energy is limited by research purposes.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION

Проблема, которая должна быть решена изобретением, состоит в том, чтобы в лазерном устройстве, предназначенном для генерации и преобразования лазерного излучения с помощью компактного пластинчатого оптического элемента с большой длиной оптического хода луча, обеспечить:The problem that must be solved by the invention is that in a laser device designed to generate and convert laser radiation using a compact plate-shaped optical element with a long optical path length of the beam, to provide:

а) взаимозаменяемость и простоту изготовления пластинчатого элемента за счет снижения влияния неизбежно возникающей неточности линейных размеров на положение выходного луча;a) the interchangeability and ease of manufacture of the plate element by reducing the influence of the inevitable inaccuracy of linear dimensions on the position of the output beam;

б) расширение пределов, в которых в лазерном устройстве с пластинчатым элементом может быть обеспечено изменение ДГС.b) the expansion of the limits in which a change in the GVD can be achieved in a laser device with a plate element.

Согласно предлагаемому изобретению задача снижения влияния ошибок линейных размеров, накапливающихся при большом числе отражений от боковых граней, решается за счет того, что в лазерном устройстве, имеющем в своем составе пластинчатый оптический элемент, преобразуемое излучение отражается от его боковых граней под углом, зависящим от фактических линейных размеров в соответствии с формулой:According to the invention, the task of reducing the influence of linear dimensions errors that accumulate with a large number of reflections from the side faces is solved due to the fact that in a laser device incorporating a plate optical element, the converted radiation is reflected from its side faces at an angle depending on the actual linear dimensions in accordance with the formula:

Figure 00000002
Figure 00000002

где:Where:

α - проекция на плоскость широкой грани угла отражения лазерного пучка от продольной боковой грани пластинчатого элемента;α is the projection onto the plane of the wide face of the angle of reflection of the laser beam from the longitudinal side face of the plate element;

А и В - соответственно фактические продольный и поперечный размеры этого элемента;A and B are the actual longitudinal and transverse dimensions of this element, respectively;

m и k - взаимно простые целые числа, которые могут быть различными для разных пучков, при этом k равно числу пересечений пучком продольной осевой линии пластинчатого элемента, а m равно числу пересечений пучком поперечной осевой линии этого элемента.m and k are mutually prime integers that can be different for different beams, with k equal to the number of times the beam intersects the longitudinal axis of the plate element, and m is the number of times the beam crosses the transverse axis line of this element.

Ход лучей в пластинчатом элементе показан в различных проекциях на фиг. 3. При угле отражения, соответствующем формуле (2), проекция следа луча на плоскость, параллельную широким граням пластинчатого элемента, имеет вид ромбовидной сетки, показанной на фиг. 4. Если какая-либо вершина прямоугольника, образующего широкую грань параллелепипеда, находится в узле этой сетки, а угол отражения соответствует значению, заданному формулой (2), то луч, вошедший через одну из вершин, выйдет через другую вершину при любых линейных размерах параллелепипеда. При этом ошибка не накапливается при каждом отражении, и разброс положения выходного луча будет совпадать с разбросом положения соответствующей вершины и не превысит значений, заданных допусками на линейные размеры пластинчатого элемента, составляющих в условиях обычного оптического производства около ±0,1 мм.The ray path in the plate element is shown in various projections in FIG. 3. At a reflection angle corresponding to formula (2), the projection of the beam trace onto a plane parallel to the wide faces of the plate element has the form of a diamond-shaped grid shown in FIG. 4. If any vertex of the rectangle that forms the broad face of the box is at the node of this grid, and the reflection angle corresponds to the value specified by formula (2), then the ray entering through one of the vertices will exit through the other vertex for any linear dimensions of the box . In this case, the error does not accumulate at each reflection, and the spread in the position of the output beam will coincide with the spread in the position of the corresponding vertex and will not exceed the values specified by the tolerances on the linear dimensions of the plate element, which in normal optical production are about ± 0.1 mm.

Эффективность этого технического решения поставленной задачи иллюстрируется фиг. 5а÷5в. На фиг. 5а показан ход луча в точно изготовленном пластинчатом элементе с размерами 35×30 мм, а на фиг. 5б в реально изготовленном элементе с несколько утрированными для наглядности ошибками линейных размеров и с теми же углами отражения от боковых граней, что и в точно изготовленном элементе. Как видно из фиг. 5б при размерах пластинчатого элемента 34,5×30,25 мм ошибка положения выходного луча во много раз превышает допущенные ошибки линейных размеров. При изменении, например, с помощью оптических клиньев угла падения луча на входную поверхность пластинчатого элемента, так чтобы угол отражения от продольной узкой грани соответствовал формуле 2 (для указанных размеров этот угол равен 44,35°), ошибка положения выходного луча становится меньше допуска на линейные размеры, что показано на фиг. 5в.The effectiveness of this technical solution to the problem is illustrated in FIG. 5a ÷ 5c. In FIG. 5a shows the beam path in a finely made plate element with dimensions of 35 × 30 mm, and in FIG. 5b in a real-made element with somewhat exaggerated for clarity errors of linear dimensions and with the same angles of reflection from the side faces as in a precisely-made element. As can be seen from FIG. 5b, with the dimensions of the plate element 34.5 × 30.25 mm, the error of the position of the output beam is many times greater than the allowed errors of linear dimensions. When changing, for example, using optical wedges, the angle of incidence of the beam on the input surface of the plate element, so that the angle of reflection from the longitudinal narrow face corresponds to formula 2 (for the indicated dimensions, this angle is 44.35 °), the error in the position of the output beam becomes less than the tolerance by linear dimensions as shown in FIG. 5c.

Задача расширения пределов, в которых возможно изменение дисперсии групповых скоростей обеспечивается в предлагаемом изобретении за счет использования внешних или выгравированных непосредственно на пластинчатом элементе дифракционных решеток, отклоняющих излучение в плоскости, перпендикулярной широким граням этого элемента, и обеспечивающих волноводный характер распространения преобразуемого излучения. По сравнению с прототипом, в котором дифракционные решетки, отклоняют луч параллельно широким граням, предлагаемое техническое решение имеет следующие преимущества:The problem of expanding the limits in which the dispersion of group velocities is possible is provided in the present invention by using diffraction gratings external or engraved directly on the plate element, deflecting radiation in a plane perpendicular to the wide faces of this element and providing the waveguide nature of the propagation of the converted radiation. Compared with the prototype, in which diffraction gratings deflect the beam parallel to wide faces, the proposed technical solution has the following advantages:

- наличие дифракционных решеток не влияет на ход луча в плоскости, параллельной широким граням пластинчатого оптического элемента, что исключает геометрические ограничения на диапазон изменения ДГС, имеющиеся в прототипе;- the presence of diffraction gratings does not affect the path of the beam in a plane parallel to the wide faces of the plate optical element, which eliminates the geometric restrictions on the range of variation of the DGS available in the prototype;

- вследствие угловой дисперсии преобразуемого излучения, его спектральные составляющие распространяются в пластинчатом элементе в плоскости, перпендикулярной широким граням, в виде отдельных волноводных мод, различающихся фазовыми характеристиками, что может быть использовано для расширения диапазона изменения ДГС;- due to the angular dispersion of the converted radiation, its spectral components propagate in the plate element in a plane perpendicular to wide faces, in the form of separate waveguide modes that differ in phase characteristics, which can be used to expand the range of variation of the GVD;

- в плоском волноводе могут распространяться симметричные волноводные моды, направляемые на противоположные широкие грани пластинчатого элемента, что позволяет значительно повысить энергетическую эффективность предлагаемого лазерного устройства за счет одновременного использования двух симметричных пучков излучения, создаваемых дифракционной решеткой в направлениях, соответствующих порядкам дифракции одной величины, но с разными знаками.- symmetrical waveguide modes can be propagated in a plane waveguide, directed to opposite wide edges of the plate element, which can significantly increase the energy efficiency of the proposed laser device due to the simultaneous use of two symmetrical radiation beams generated by the diffraction grating in directions corresponding to diffraction orders of the same magnitude, but with different signs.

Для иллюстрации предлагаемого технического решения на фиг. 6 и фиг. 7 показан ход лучей для двух спектральных составляющих в пластинчатом оптическом элементе с парой фазовых дифракционных решеток типа эшелетт с симметричным профилем штрихов. На фиг. 6 показан вариант, в котором пропускающие решетки 51, совмещены с входным 31 и выходным 32 окнами, при нормальном падении входного луча. На фиг. 7 показан вариант, в котором используются отражающие дифракционные решетки 51. В этом варианте решетки 51 размещены на плоскостях, срезающих узкие боковые кромки пластинчатого элемента 10 под углом к одной из узких граней 21. Входной луч 4 вводится через противоположную узкую грань 21 и после преломления на ее поверхности нормально падает на первую отражающую дифракционную решетку 51 с симметричными штрихами, нарезанными вдоль широких граней пластинчатого элемента. Отраженное от решетки 51 излучение распространяется в пластинчатом элементе 10 к другой дифракционной решетке 51 в виде симметричных волноводных мод. Волноводное распространение может быть обеспечено, например, за счет полного внутреннего отражения от широких и узких граней пластинчатого элемента благодаря оптимизации дифракционных углов решетки. От второй решетки 51 спектральные составляющие излучения отражаются под углом 90 градусов и направляются к узкой грани 21, расположенной напротив решетки, а после преломления на ее поверхности выходят из пластинчатого элемента.To illustrate the proposed technical solution in FIG. 6 and FIG. 7 shows the path of the rays for two spectral components in a plate-like optical element with a pair of echelette phase diffraction gratings with a symmetrical line profile. In FIG. 6 shows an embodiment in which the transmission gratings 51 are aligned with the input 31 and output 32 windows during normal incidence of the input beam. In FIG. 7 shows a variant in which reflective diffraction gratings 51 are used. In this embodiment, gratings 51 are placed on planes cutting off the narrow side edges of the plate element 10 at an angle to one of the narrow faces 21. The input beam 4 is introduced through the opposite narrow face 21 and after refraction by its surface normally falls on the first reflective diffraction grating 51 with symmetrical strokes cut along the wide faces of the plate element. The radiation reflected from the grating 51 propagates in the plate element 10 to another diffraction grating 51 in the form of symmetrical waveguide modes. Waveguide propagation can be achieved, for example, due to total internal reflection from the wide and narrow faces of the plate element by optimizing the diffraction angles of the grating. From the second grating 51, the spectral components of the radiation are reflected at an angle of 90 degrees and are directed to a narrow face 21 located opposite the grating, and after refraction on its surface they leave the plate element.

Одновременно с решением поставленных задач при осуществлении предлагаемого изобретения дополнительно могут быть реализованы эффективные методы оптической накачки пластинчатого элемента, если он изготовлен из активированных материалов, особенно трехуровневых. За счет детерминированного положения траектории лазерного луча в пластинчатом элементе возбуждающее излучение может быть сконцентрировано в узком коридоре по пути усиливаемого излучения или в точечных областях, совпадающих с местами самопересечения пучка усиливаемого излучения. Способы такой накачки раскрыты, например, в патентных документах [7÷10]. Локализация накачанных областей по ходу усиливаемого излучения позволяет эффективно подавлять высокие поперечные моды и практически исключить потери на усиление паразитного и спонтанного излучений.Simultaneously with the solution of the tasks in the implementation of the present invention, effective methods of optical pumping of the plate element can additionally be realized if it is made of activated materials, especially three-level ones. Due to the determinate position of the trajectory of the laser beam in the plate element, the exciting radiation can be concentrated in a narrow corridor along the path of the amplified radiation or in point regions coinciding with the places of self-intersection of the amplified radiation beam. Methods of such pumping are disclosed, for example, in patent documents [7 ÷ 10]. The localization of the pumped regions along the amplified radiation makes it possible to efficiently suppress high transverse modes and practically eliminate the gain due to spurious and spontaneous radiation.

Результат изобретенияResult of invention

Результат предлагаемого изобретения состоит в значительном снижении влияния ошибок линейных размеров пластинчатого оптического элемента на положение выходного лазерного луча и в расширенном, по сравнению с аналогами, диапазоном изменения ДГС, а так же в возможности эффективной накачки активной среды, если пластинчатый элемент изготовлен из активированных материалов. Этот результат дает возможность создавать компактные, коммерчески эффективные лазерные устройства для генерации, усиления и других видов преобразования мощного лазерного излучения, в том числе коротких и ультракоротких световых импульсов большой мощности.The result of the invention consists in a significant reduction in the influence of linear dimensions of the plate optical element on the position of the output laser beam and in the wider, in comparison with analogs, range of variation of the GVD, as well as in the possibility of efficient pumping of the active medium if the plate element is made of activated materials. This result makes it possible to create compact, commercially effective laser devices for generating, amplifying, and other types of conversion of high-power laser radiation, including short and ultra-short high-power light pulses.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

Фиг. 1а - схематичный вид хода лучей в оптическом элементе-прототипе предлагаемого изобретения.FIG. 1a is a schematic view of a ray path in an optical prototype element of the present invention.

Фиг. 1б - схематичный вид оптического элемента, иллюстрирующий влияние ошибок линейных размеров на ход луча в прототипе предлагаемого изобретения.FIG. 1b is a schematic view of an optical element illustrating the effect of linear dimensions errors on the beam path in the prototype of the invention.

Фиг. 2 - развертка оптического элемента, иллюстрирующая ограничения на величину угловой дисперсии в прототипе предлагаемого изобретения.FIG. 2 is a scan of an optical element illustrating the limitations on the magnitude of the angular dispersion in the prototype of the invention.

Фиг. 3 - схематичный вид в различных проекциях хода лучей в пластинчатом оптическом элементе согласно предлагаемому изобретению.FIG. 3 is a schematic view in various projections of the ray path in a plate optical element according to the invention.

Фиг. 4 - схематичный вид проекции следа луча на широкую грань пластинчатого элемента согласно предлагаемому изобретениюFIG. 4 is a schematic view of a projection of a beam trace onto a wide face of a plate element according to the invention.

Фиг. 5а - схематичный вид хода луча в точно изготовленном пластинчатом оптическом элементе.FIG. 5a is a schematic view of a beam path in a finely fabricated plate optical element.

Фиг. 5б - схематичный вид хода луча в пластинчатом оптическом элементе, изготовленном с ошибками линейных размеров.FIG. 5b is a schematic view of the beam path in a plate optical element made with linear dimensions errors.

Фиг. 5в - схематичный вид хода луча в пластинчатом оптическом элементе при устранении влияния ошибок линейных размеров согласно предлагаемому изобретению.FIG. 5c is a schematic view of a beam path in a plate optical element while eliminating the influence of linear dimensions errors according to the invention.

Фиг. 6 - схематичный вид в различных проекциях хода лучей с различной длиной волны в пластинчатом оптическом элементе с прозрачными дифракционными решетками, согласно предлагаемому изобретению.FIG. 6 is a schematic view in various projections of the path of rays with different wavelengths in a plate optical element with transparent diffraction gratings, according to the invention.

Фиг. 7 - схематичный вид в различных проекциях хода лучей с различной длиной волны в пластинчатом оптическом элементе с отражающими дифракционными решетками, согласно предлагаемому изобретению.FIG. 7 is a schematic view in various projections of the path of rays with different wavelengths in a plate-shaped optical element with reflective diffraction gratings, according to the invention.

Фиг. 8 - схематичный вид лазерного устройства по первому варианту реализации предлагаемого изобретения.FIG. 8 is a schematic view of a laser device according to a first embodiment of the invention.

Фиг. 9а - схематичный вид хода лучей в пластинчатом оптическом элементе при четном m.FIG. 9a is a schematic view of the path of rays in a plate optical element with even m.

Фиг. 9б - схематичный вид хода лучей в пластинчатом оптическом элементе при четном k.FIG. 9b is a schematic view of the path of rays in a plate optical element with even k.

Фиг. 9в - схематичный вид хода лучей в пластинчатом оптическом элементе при нечетных m и k.FIG. 9c is a schematic view of a ray path in a plate optical element with odd m and k.

Фиг. 10 - схематичный вид лазерного устройства по второму варианту реализации предлагаемого изобретения.FIG. 10 is a schematic view of a laser device according to a second embodiment of the invention.

Фиг. 11 - схематичный вид лазерного устройства по третьему варианту реализации предлагаемого изобретения.FIG. 11 is a schematic view of a laser device according to a third embodiment of the invention.

Фиг. 12 - схематичный общий вид лазерного устройства по четвертому варианту реализации предлагаемого изобретения.FIG. 12 is a schematic general view of a laser device according to a fourth embodiment of the invention.

Фиг. 13 - схематичный вид сверху лазерного устройства по четвертому варианту реализации предлагаемого изобретения.FIG. 13 is a schematic top view of a laser device according to a fourth embodiment of the invention.

Фиг. 14а - схематичный вид лазерного устройства по пятому варианту реализации предлагаемого изобретения.FIG. 14a is a schematic view of a laser device according to a fifth embodiment of the invention.

Фиг. 14б - схематичный вид лазерного устройства по пятому варианту реализации предлагаемого изобретения с устраненным сносом лучей.FIG. 14b is a schematic view of a laser device according to a fifth embodiment of the invention with eliminated beam drift.

Фиг. 15а - схематичный вид лазерного устройства по шестому варианту реализации предлагаемого изобретения.FIG. 15a is a schematic view of a laser device according to a sixth embodiment of the invention.

Фиг. 15б - схематичный вид лазерного устройства по шестому варианту реализации предлагаемого изобретения с устраненным сносом лучей.FIG. 15b is a schematic view of a laser device according to a sixth embodiment of the invention with eliminated beam drift.

Фиг. 16 - схематичный вид лазерного устройства по седьмому варианту реализации предлагаемого изобретения.FIG. 16 is a schematic view of a laser device according to a seventh embodiment of the invention.

Описание обозначенийDescription of symbols

1: лазерное устройство1: laser device

2: источник энергии2: energy source

3: активные и/или пассивные лазерные компоненты3: active and / or passive laser components

4: пучок лазерного излучения4: laser beam

5: выходной пучок лазерного излучения5: laser output beam

6: спектральные составляющие лазерного излучения6: spectral components of laser radiation

7: глухое зеркало оптического резонатора7: blank mirror optical resonator

8: полупрозрачное (выходное) зеркало оптического резонатора8: translucent (output) mirror of the optical resonator

9: выходные лазерные компоненты9: laser output components

10: пластинчатый оптический элемент10: plate optical element

21: продольная узкая грань пластинчатого оптического элемента21: longitudinal narrow face of the plate optical element

22: поперечная узкая грань пластинчатого оптического элемента22: transverse narrow face of the plate optical element

23: широкая грань пластинчатого оптического элемента23: wide face of the plate optical element

24: продольная ось пластинчатого оптического элемента24: longitudinal axis of the plate optical element

25: поперечная ось пластинчатого оптического элемента25: transverse axis of a plate optical element

31: входное окно31: input window

32: выходное окно32: output window

40: источник излучения накачки40: pump radiation source

41: пучок излучения накачки41: pump beam

42: лазерные диоды накачки42: laser pump diodes

43, 44: цилиндрические линзы43, 44: cylindrical lenses

51: дифракционная решетка51: diffraction grating

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

Настоящее изобретение предлагает усовершенствованное лазерное устройство с пластинчатым оптическим элементом (slab element) для генерации и преобразования лазерного излучения, отличающееся большой длиной хода лазерного луча и возможностью изменения в широком диапазоне дисперсии групповых скоростей лазерных импульсов, а также толерантностью к ошибкам линейных размеров, неизбежно возникающим при изготовлении полированных оптических пластин.The present invention provides an improved laser device with a slab element for generating and converting laser radiation, characterized by a long laser beam path and the ability to change in a wide dispersion range of group velocities of laser pulses, as well as tolerance to linear dimensions errors that inevitably occur when manufacturing polished optical plates.

Настоящее изобретение позволяет создавать коммерчески доступные компактные и мощные непрерывные и импульсные лазерные устройства, в том числе генерирующие мощные ультракороткие импульсы за счет использования в предлагаемом лазерном устройстве пластинчатого оптического элемента отличающегося простотой изготовления, установки и взаимозаменяемостью.The present invention allows the creation of commercially available compact and powerful continuous and pulsed laser devices, including those generating powerful ultrashort pulses due to the use of a plate optical element in the proposed laser device, which is characterized by ease of manufacture, installation and interchangeability.

Ниже приведено определение терминов, используемых в этом документе.The following is a definition of the terms used in this document.

Осевые линии и размеры оптического элемента, представляющего собой прямоугольный параллелепипед, определяются следующим образом:The axial lines and dimensions of the optical element, which is a rectangular parallelepiped, are determined as follows:

- продольная осевая линия - прямая, проходящая внутри оптического элемента параллельно более длинным противоположным узким граням параллелепипеда;- longitudinal axial line is a straight line passing inside the optical element parallel to the longer opposite narrow edges of the parallelepiped;

- поперечная осевая линия - прямая, проходящая внутри оптического элемента перпендикулярно продольной осевой линии в одной плоскости с ней;- transverse center line - a straight line passing inside the optical element perpendicular to the longitudinal center line in the same plane with it;

- продольный размер оптического элемента - расстояние между более короткими противоположными узкими гранями;- the longitudinal size of the optical element is the distance between shorter opposing narrow faces;

- поперечный размер оптического элемента - расстояние между более длинными противоположными узкими гранями;- the transverse size of the optical element is the distance between the longer opposing narrow faces;

- продольная боковая грань - узкая грань параллелепипеда, параллельная продольной осевой линии;- longitudinal side face - a narrow face of the parallelepiped, parallel to the longitudinal center line;

- поперечная боковая грань - узкая грань параллелепипеда, параллельная поперечной осевой линии.- transverse side face - a narrow face of the parallelepiped, parallel to the transverse center line.

Длина грани определяется соответствующим размером оптического элемента независимо от наличия фасок, срезающих узкие боковые кромки параллелепипеда. При равенстве длины всех узких граней продольная осевая линия проходит в плоскости распространения лазерного излучения внутри оптического элемента параллельно произвольно выбранной паре противоположных узких граней.The length of the face is determined by the corresponding size of the optical element, regardless of the presence of chamfers cutting off the narrow lateral edges of the box. If the length of all narrow faces is equal, the longitudinal axial line runs in the plane of laser radiation propagation inside the optical element in parallel to an arbitrarily selected pair of opposite narrow faces.

Число пересечений осевых линий лазерным лучом определяется по проекции следа лазерного луча на плоскость, по которой проходят осевые линии.The number of intersections of the axial lines by the laser beam is determined by the projection of the trace of the laser beam on the plane along which the axial lines pass.

Для однозначного определения числа пересечений лазерным лучом продольной и поперечной осевых линий предпочтительно проводить эти линии между местами самопересечения следа пучка лазерного излучения.To unambiguously determine the number of intersections of the longitudinal and transverse axial lines by the laser beam, it is preferable to draw these lines between the places of self-intersection of the trace of the laser beam.

Термин - материал с нормальной дисперсией относится к оптическому материалу, у которого показатель преломления увеличивается с увеличением частоты излучения. Такой материал может применяться при изготовлении предлагаемого оптического элемента, если он предназначен для расширения импульсов света. Предпочтительными материалами являются: плавленый кварц, синтетический диоксид кремния, обладающий высокой прозрачностью в широком диапазоне волн от ультрафиолетовой области до инфракрасной области и к тому же имеющий небольшой коэффициентом теплового расширения, а также другие материалы, например, боросиликатное стекло, пластмассы, например акрил и полипропилен, монокристаллические материалы, например сапфир и алмаз.The term “material with normal dispersion” refers to an optical material in which the refractive index increases with increasing radiation frequency. Such material can be used in the manufacture of the proposed optical element, if it is designed to expand the pulses of light. Preferred materials are fused silica, synthetic silicon dioxide, which has high transparency in a wide wavelength range from ultraviolet to infrared and also has a small coefficient of thermal expansion, as well as other materials, such as borosilicate glass, plastics, such as acrylic and polypropylene , single crystal materials, for example sapphire and diamond.

Термин - материал с аномальной дисперсией относится к оптическому материалу, у которого эффективный показатель преломления уменьшается с увеличением частоты излучения. Такой материал может применяться при изготовлении предлагаемого оптического элемента, если он предназначен для сжатия импульсов света, например, так как предложено в патентном документе [13]. Предпочтительным может быть композитный материал на основе фотоннокристаллических волокон плавленого кварца, как это предложено в патентной заявке [13] или композитный наноматериал описанный в непатентном источнике [14].The term “material with anomalous dispersion” refers to an optical material in which the effective refractive index decreases with increasing radiation frequency. Such material can be used in the manufacture of the proposed optical element, if it is designed to compress light pulses, for example, as proposed in the patent document [13]. A composite material based on photonic crystal fibers of fused silica may be preferred, as proposed in patent application [13] or a composite nanomaterial described in a non-patent source [14].

Термин - активированный материал относится к оптическому материалу, состоящему из кристаллической или аморфной матрицы, легированной подходящими ионами, которые возбуждаются излучением накачки. Предпочтительными материалами являются алюмоиттриевый гранат (YAG), гадолиний-галлиевый гранат (GGG), гадолиний-скандий-галлиевый гранат (GSGG), фторид иттрия-лития (YLF), ванадат иттрия, фосфатное лазерное стекло, силикатное лазерное стекло, сапфир и другие. Подходящие легирующие примеси для этих лазерных генерирующих сред включают в себя Ti, Cu, Co, Ni, Cr, Се, Pr, Nd, Sm, Eu, Yb, Но, Dy и Tm, но не ограничены ими.The term “activated material” refers to an optical material consisting of a crystalline or amorphous matrix doped with suitable ions that are excited by pump radiation. Preferred materials are yttrium aluminum garnet (YAG), gadolinium gallium garnet (GGG), gadolinium scandium gallium garnet (GSGG), yttrium lithium fluoride (YLF), yttrium vanadate, phosphate laser glass, silicate laser glass, sapphire, and others. Suitable dopants for these laser generating media include, but are not limited to, Ti, Cu, Co, Ni, Cr, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Yb, Ho, Dy and Tm.

Термин неактивированный материал относится к оптическому материалу, не содержащему легирующих добавок, предпочтительно использование того же материала, что используется в качестве матрицы в активированном материале или материала с таким же или близким значением показателя преломления, если его величина не оговаривается особо.The term non-activated material refers to an optical material that does not contain dopants, it is preferable to use the same material that is used as a matrix in the activated material or material with the same or similar value of the refractive index, unless its value is specified otherwise.

В одном из вариантов реализации предлагаемого изобретения, показанном на фиг. 8, лазерное устройство 1 включает в себя пассивные и/или активные лазерные компоненты 3, формирующие пучок излучения 4, пластинчатый оптический элемент 10 и выходные лазерные компоненты 9, формирующие выходной пучок 5. Элемент 10 имеет вид прямоугольного параллелепипеда с двумя срезанными боковыми кромками, например, прилегающими к одной из поперечных боковых граней 22. Этот элемент может быть изготовлен из материала с нормальной или аномальной дисперсией и выполнять, например, функцию линейной обработки лазерных импульсов аналогично тому, как это предложено в патентных документах [11, 12, 13]. В диспергирующей среде вследствие того, что разные спектральные компоненты бегут с разной скоростью, длительность короткого импульса изменяется. Величина этого изменения определяется дисперсией групповых скоростей, которая в свою очередь обусловлена зависимостью от длины волны показателя преломления материала выбранного для изготовления пластинчатого оптического элемента. Эта зависимость имеет вид:In one embodiment of the invention shown in FIG. 8, the laser device 1 includes passive and / or active laser components 3, forming a beam of radiation 4, a plate-shaped optical element 10 and output laser components 9, forming an output beam 5. Element 10 has the form of a rectangular parallelepiped with two cut side edges, for example adjacent to one of the transverse side faces 22. This element can be made of a material with normal or anomalous dispersion and perform, for example, the function of linear processing of laser pulses in the same way as this is proposed in patent documents [11, 12, 13]. In a dispersive medium, due to the fact that different spectral components run at different speeds, the duration of a short pulse changes. The magnitude of this change is determined by the dispersion of group velocities, which, in turn, is due to the wavelength dependence of the refractive index of the material selected for the manufacture of the plate optical element. This dependence has the form:

Figure 00000003
Figure 00000003

Где:Where:

λ - длина волны;λ is the wavelength;

с - скорость света;c is the speed of light;

n - показатель преломления;n is the refractive index;

L - оптическая длина пути излучения в пластинчатом элементе.L is the optical path length of the radiation in the plate element.

Если элемент 10 изготовлен из материала с нормальной дисперсией, то возникает положительная ДГС, приводящая к расширению импульсов излучения 4 [11, 12], а при использовании материала с аномальной дисперсией возникает отрицательная дисперсия, сопровождающаяся сжатием оптических импульсов [13].If element 10 is made of a material with normal dispersion, then a positive GVD appears, leading to the expansion of radiation pulses 4 [11, 12], and when using a material with anomalous dispersion, a negative dispersion arises, accompanied by compression of the optical pulses [13].

В этом варианте реализации предлагаемого изобретения для снижения влияния ошибок линейных размеров, допущенных при изготовлении пластинчатого элемента, лазерный пучок 4 направляется в пластинчатый оптический элемент 10 так, что после преломления на поверхности входного окна излучение проходит, отражаясь многократно от боковых граней под углом, зависящим от фактических линейных размеров пластинчатого элемента в соответствии с формулой (2).In this embodiment of the invention, in order to reduce the influence of linear dimensions errors made in the manufacture of the plate element, the laser beam 4 is directed into the plate optical element 10 so that after refraction on the surface of the input window, the radiation passes, being reflected many times from the side faces at an angle depending on the actual linear dimensions of the plate element in accordance with the formula (2).

Угол отражения излучения от продольной боковой узкой грани α может иметь различные значения, например, близкое к 45°. Если не используются отражающие покрытия на узких гранях, то на этот угол должно быть наложено дополнительное ограничение, гарантирующее проход лучом пластинчатого элемента с полным внутренним отражением от боковых поверхностей:The angle of reflection of radiation from the longitudinal lateral narrow face α can have different values, for example, close to 45 °. If reflective coatings on narrow faces are not used, then an additional restriction must be imposed on this angle, which guarantees the beam to pass through the plate element with full internal reflection from the side surfaces:

Figure 00000004
Figure 00000004

Figure 00000005
Figure 00000005

Где: αkr - предельный угол полного внутреннего отражения.Where: αkr is the limiting angle of total internal reflection.

Длина оптического пути в пластинчатом элементе для каждой спектральной составляющей определяется по формуле:The optical path length in the plate element for each spectral component is determined by the formula:

Figure 00000006
Figure 00000006

Где: ni(λ) - показатель преломления материала, из которого изготовлен оптический элемент.Where: ni (λ) is the refractive index of the material of which the optical element is made.

В зависимости от значений m и k, возможны следующие особенности рассматриваемой реализации предлагаемого изобретения, показанные на фиг. 9а … 9в.Depending on the values of m and k, the following features of the considered implementation of the present invention, shown in FIG. 9a ... 9c.

1. Если m - четное, то входное окно 31 и выходное окно 32 примыкают к одной из поперечных боковых граней 22, как показано на фиг. 9а1. If m is even, then the inlet window 31 and the outlet window 32 are adjacent to one of the transverse side faces 22, as shown in FIG. 9a

2. Если k - четное, то входное окно 31 и выходное окно 32 примыкают к одной из продольных боковых граней 21, как показано на фиг. 9б.2. If k is even, then the inlet window 31 and the outlet window 32 are adjacent to one of the longitudinal side faces 21, as shown in FIG. 9b.

3. Если k и m - нечетные, то входное и выходное окна располагаются на поверхностях, срезающих боковые кромки, примыкающие к противоположным боковым граням, как показано на фиг. 9в.3. If k and m are odd, then the input and output windows are located on surfaces that cut off the side edges adjacent to the opposite side faces, as shown in FIG. 9th century

Второй вариант реализации предлагаемого изобретения, показанный на фиг 10, отличается тем, что в нем отсутствует настройка угла падения пучка излучения на поверхность входного окна пластинчатого оптического элемента 10 для компенсации ошибок линейных размеров. Вместо этого для обеспечения взаимозаменяемости, поверхности входного окна 31 и выходного окна 32 наклонены к продольным боковым граням 21 пластинчатого элемента под углом, зависящим от фактических линейных размеров в соответствии с формулой:The second embodiment of the invention, shown in FIG. 10, is characterized in that it does not have a setting for the angle of incidence of the radiation beam on the surface of the input window of the plate optical element 10 to compensate for linear dimensions errors. Instead, to ensure interchangeability, the surfaces of the inlet window 31 and the outlet window 32 are inclined to the longitudinal side faces 21 of the plate element at an angle depending on the actual linear dimensions in accordance with the formula:

Figure 00000007
Figure 00000007

Где:Where:

φ - угол наклона поверхности входного (выходного) окна к продольной боковой грани пластинчатого элемента;φ is the angle of inclination of the surface of the input (output) window to the longitudinal side face of the plate element;

na - показатель преломления внешней среды;n a is the refractive index of the external environment;

ni - показатель преломления материала из которого изготовлен пластинчатый элемент;ni is the refractive index of the material of which the plate element is made;

β - установленный при проектировании угол между лучом, поступающим в оптическое устройство и продольной боковой гранью пластинчатого элемента;β is the angle established during design between the beam entering the optical device and the longitudinal side face of the plate element;

α - проекция угла отражения лазерного пучка от продольной боковой грани на плоскость, параллельную широкой грани, определяемая в зависимости от линейных размеров пластины, в соответствии с формулой (2).α is the projection of the angle of reflection of the laser beam from the longitudinal side face onto a plane parallel to the wide face, determined depending on the linear dimensions of the plate, in accordance with formula (2).

В этом варианте реализации предлагаемого изобретения взаимное пространственное положение лазерных компонентов 3, 9 и пластинчатого элемента 10 практически не зависит от ошибок линейных размеров пластинчатого элемента, что повышает стабильность и обеспечивает более простую настройку лазерного устройства. Используемое в этом варианте техническое решение основано на том, что существует большой арсенал доступных средств измерений, позволяющих с малыми ошибками (менее 0,01 мм) измерить фактические линейные размеры плоскопараллельных оптических деталей, а существующие технологии дают возможность изготавливать оптические детали с очень малыми ошибками угловых размеров (менее 30 угловых секунд). Пластинчатый элемент, с предлагаемым в этом варианте реализации изобретения соотношением размеров, обеспечивает его взаимозаменяемость при меньшей трудоемкости изготовления по сравнению с вариантом, обеспечивающим прецизионную точность линейных размеров.In this embodiment of the invention, the mutual spatial position of the laser components 3, 9 and the plate element 10 is practically independent of the errors in the linear dimensions of the plate element, which increases stability and provides easier adjustment of the laser device. The technical solution used in this embodiment is based on the fact that there is a large arsenal of available measuring instruments that make it possible to measure the actual linear dimensions of plane-parallel optical parts with small errors (less than 0.01 mm), and existing technologies make it possible to produce optical parts with very small angular errors sizes (less than 30 arc seconds). The plate element, with the aspect ratio proposed in this embodiment of the invention, provides its interchangeability with less laborious manufacturing compared to the option that provides precise accuracy of linear dimensions.

Третий вариант реализации предлагаемого изобретения, показанный на фиг. 11, отличается от первого или второго варианта тем, что пластинчатый элемент 10 изготовлен из активированного материала, способного усиливать непрерывное или импульсное лазерное излучение после возбуждения его оптической накачкой. При этом для повышения плотности мощности излучения накачки, а также для снижения потерь, связанных с усилением спонтанного и паразитного излучений, используется источник накачки 40, создающий массив регулярно расположенных отдельных пучков излучения накачки 41. Каждый из этих пучков направляется в пластинчатый элемент через широкие грани пластинчатого элемента и концентрируется в местах самопересечения следа усиливаемого пучка лазерного излучения 4. Регулярные массивы пучков излучения накачки могут быть получены, например, с помощью массива вертикально излучающих диодов, как это предложено в патентных документах [8, 10] или другими известными способами.A third embodiment of the invention shown in FIG. 11 differs from the first or second embodiment in that the plate element 10 is made of activated material capable of amplifying continuous or pulsed laser radiation after excitation by optical pumping. In this case, to increase the power density of the pump radiation, as well as to reduce losses associated with the amplification of spontaneous and spurious radiation, a pump source 40 is used, which creates an array of regularly spaced separate pump radiation beams 41. Each of these beams is directed into the plate element through the wide edges of the plate element and is concentrated in places of self-intersection of the trace of the amplified laser beam 4. Regular arrays of pump radiation beams can be obtained, for example, using assiva vertically emitting diodes, as proposed in patent documents [8, 10] or other known methods.

Четвертый вариант реализации предлагаемого изобретения, показанный на фиг. 12 и фиг. 13, отличается от первого или второго варианта тем, что пластинчатый элемент 10 изготовлен из композитного материала, состоящего из чередующихся вдоль боковых граней активированных слоев 11 и не активированных слоев 12. В этом варианте лазерное устройство является оптическим квантовым генератором благодаря наличию резонатора, образованного глухим 7 и полупрозрачным 8 зеркалами. Излучение накачки 41 лазерных диодов 42 с помощью цилиндрических линз 43 и 44 преобразуется в узкие плоские пучки, слабо расходящиеся в направлении, параллельном широкой грани 23, и вводится в пластинчатый элемент 10 через входные окна 31 и/или через выходные окна 32. В пластинчатом элементе 10 это излучение распространяется вместе с генерируемым излучением 4 в узком слое 13, перпендикулярном широким граням пластины, отражаясь от боковых и широких граней. Представленный вариант способен генерировать непрерывное лазерное излучение. Для реализации генератора импульсного излучения в полости резонатора могут быть установлены модуляторы добротности и/или другие элементы обеспечивающие импульсную модуляцию.A fourth embodiment of the invention shown in FIG. 12 and FIG. 13 differs from the first or second embodiment in that the plate element 10 is made of a composite material consisting of activated layers 11 and non-activated layers 12 alternating along the side faces. In this embodiment, the laser device is an optical quantum generator due to the presence of a cavity formed by a dull 7 and translucent 8 mirrors. The pump radiation 41 of the laser diodes 42 with the help of cylindrical lenses 43 and 44 is converted into narrow flat beams, slightly diverging in the direction parallel to the wide face 23, and is introduced into the plate element 10 through the input windows 31 and / or through the output windows 32. In the plate element 10, this radiation propagates together with the generated radiation 4 in a narrow layer 13, perpendicular to the wide faces of the plate, reflected from the lateral and wide faces. The presented option is capable of generating continuous laser radiation. To implement a pulsed radiation generator, Q-switches and / or other elements providing pulsed modulation can be installed in the cavity of the resonator.

Пятый вариант реализации предлагаемого изобретения, показанный на фиг. 14а, отличается тем, что на входном 31 и выходном 32 окнах пластинчатого элемента 10 размещены прозрачные дифракционные решетки 51, отклоняющие вошедшее в пластину излучение 4 в плоскости, перпендикулярной широким граням элемента 10.A fifth embodiment of the invention shown in FIG. 14a, characterized in that transparent diffraction gratings 51 are placed on the input 31 and output 32 windows of the plate element 10, deflecting the radiation 4 entering the plate in a plane perpendicular to the wide edges of the element 10.

Пара дифракционных решеток создает отрицательную дисперсию, обусловленную зависимостью от параметров решетки длины пути и, соответственно, времени задержки различных спектральных составляющих от длины волны. Эта зависимость имеет вид:A pair of diffraction gratings creates a negative dispersion due to the dependence on the lattice parameters of the path length and, accordingly, the delay time of various spectral components on the wavelength. This dependence has the form:

Figure 00000008
Figure 00000008

Где:Where:

λ - длина волны;λ is the wavelength;

с - скорость света;c is the speed of light;

n - показатель преломления;n is the refractive index;

dg - шаг решетки;d g is the grid pitch;

θ угол дифракции;θ diffraction angle;

L - длина оптического пути, которое излучение проходит между решетками.L is the length of the optical path that radiation passes between the gratings.

Полная дисперсия, создаваемая пластинчатым оптическим элементом, будет равна алгебраической сумме ДГС определяемым по формулам (3) и (9).The total dispersion created by the plate optical element will be equal to the algebraic sum of the GVD determined by formulas (3) and (9).

Для снижения потерь на дифракционных решетках предпочтительно использовать дифракционную решетку со штрихами симметричной формы, с углом наклона штрихов, при котором излучение 4 нормально падающее на плоскость решетки, подходит к поверхности каждого штриха под углом Брюстера. Для устранения сноса лучей, возникающего на выходе любого действующего на основе угловой дисперсии компенсатора ДГС, может быть использован второй пластинчатый элемент 10, как показано на фиг. 14б. Снос лучей не проявляется, если поперечный размер входного пучка равен толщине пластинчатого оптического элемента 10.To reduce losses on diffraction gratings, it is preferable to use a diffraction grating with strokes of a symmetrical shape, with an angle of inclination of the strokes at which radiation 4 normally incident on the plane of the grating approaches the surface of each stroke at a Brewster angle. To eliminate the drift of the rays that occurs at the output of any DGS compensator acting on the basis of the angular dispersion, a second plate element 10 can be used, as shown in FIG. 14b. Beam drift does not occur if the transverse size of the input beam is equal to the thickness of the plate optical element 10.

Шестой вариант реализации предлагаемого изобретения, показанный на фиг. 15а и фиг. 15б, отличается от первого варианта тем, что у пластинчатого элемента 10 срезаны в виде фасок две боковые кромки и на гранях, образованных этими фасками размещены отражательные дифракционные решетки 51 с симметричным профилем штрихов, отклоняющие излучение в плоскости перпендикулярной широким граням элемента 10. Формируемый лазерными компонентами 3 широкополосный лазерный пучок 4 вводится в пластинчатый элемент через узкую грань, лежащую напротив первой отражательной решетки 51 так, чтобы он после преломления на поверхности узкой грани падал на первую отражательную решетку 51 под прямым углом. Вследствие угловой дисперсии происходит разделение излучения, отраженного от первой дифракционной решетки, на спектральные составляющие, которые в виде симметричных волноводных мод идут ко второй дифракционной решетке однотипной с первой. При этом проекция на плоскость широкой грани угла отражения от узких граней 21 зависит от фактических линейных размеров пластинчатого элемента 10 в соответствии с формулой (2); Это обеспечивается за счет среза боковых кромок для размещения дифракционных решеток под углом, зависящим от фактических размеров пластинчатого элемента 10 в соответствии с формулой (2).The sixth embodiment of the invention shown in FIG. 15a and FIG. 15b, differs from the first embodiment in that two lateral edges are cut off in the form of chamfers in the form of chamfers 10 and reflective diffraction gratings 51 with a symmetrical profile of strokes are placed on the faces formed by these chamfers, deflecting radiation in a plane perpendicular to the wide faces of element 10. Formed by laser components 3, a broadband laser beam 4 is introduced into the plate element through a narrow face lying opposite the first reflective array 51 so that after refraction on the surface of the narrow face l the first reflectance grating 51 at right angles. Due to angular dispersion, the radiation reflected from the first diffraction grating is divided into spectral components, which in the form of symmetrical waveguide modes go to the second diffraction grating of the same type as the first. Moreover, the projection onto the plane of the wide face of the angle of reflection from narrow faces 21 depends on the actual linear dimensions of the plate element 10 in accordance with formula (2); This is achieved by cutting the side edges to accommodate the diffraction gratings at an angle depending on the actual dimensions of the plate element 10 in accordance with formula (2).

Волноводное распространение спектральных составляющих обеспечивается за счет их отражения от широких граней 23 пластинчатого элемента. При необходимости на эти грани может быть нанесено отражающее покрытие. Параметры дифракционных решеток оптимизируются таким образом, чтобы угол отражения от решетки всех спектральных составляющих превышал угол полного внутреннего отражения для материала, из которого изготовлен пластинчатый элемент 10. Это условие необходимо для того, чтобы обеспечивалось отражение излучения от узких граней, лежащих напротив дифракционных решеток. При выполнении перечисленных условий спектральные составляющие входного излучения подходят ко второй дифракционной решетке 51 с различной задержкой, обеспечивающей компенсацию ДГС?. и отражаются от нее под прямым углом в направлении противоположной узкой грани. После преломления на поверхности этой грани излучение выходит из пластинчатого элемента 10. Для устранения сноса лучей, может быть использован второй пластинчатый элемент 10, как показано на фиг. 15б. Снос лучей не проявляется, если поперечный размер входного пучка равен толщине пластинчатого оптического элемента 10.The waveguide propagation of the spectral components is provided due to their reflection from the wide faces 23 of the plate element. If necessary, a reflective coating may be applied to these faces. The parameters of diffraction gratings are optimized so that the angle of reflection from the grating of all spectral components exceeds the angle of total internal reflection for the material of which the plate element 10 is made. This condition is necessary in order to ensure radiation reflection from narrow faces lying opposite to the diffraction gratings. Under the above conditions, the spectral components of the input radiation approach the second diffraction grating 51 with a different delay, providing compensation for the DGS ?. and are reflected from it at a right angle in the direction of the opposite narrow face. After refraction on the surface of this face, the radiation leaves the plate element 10. To eliminate the drift of the rays, a second plate element 10 can be used, as shown in FIG. 15b. Beam drift does not occur if the transverse size of the input beam is equal to the thickness of the plate optical element 10.

Седьмой вариант реализации предлагаемого изобретения, показанный на фиг. 16, отличается от пятого или шестого варианта тем, что пластинчатый оптический элемент изготовлен из активированного материала, способного усиливать импульсное лазерное излучение, при этом излучение накачки формируется в виде множества узких пучков и направляется в пластинчатый элемент через широкие грани так, чтобы накачанные участки располагались по пути усиливаемого излучения в плоскости распространения его спектральных составляющих. Такая накачка возможна благодаря тому, что в пятом и шестом вариантах реализации предлагаемого изобретения симметричные спектральные составляющие излучения 6, отражаясь от широких граней, в совокупности образуют длинную ленту, сложенную внутри пластинчатого элемента. Объем активной среды, занимаемый этой лентой, можно накачивать излучением от большого числа лазерных источников накачки узкими сфокусированными лучами большой плотности мощности. Высокая плотность мощности требуется для накачки лазерных сред, используемых для усиления широкополосного импульсного излучения, таких как сапфир, активированный титаном, или материалы, активированные иттербием. Накачка многочисленными узкими пучками позволяет накачивать до режима насыщения достаточно большой объем активной среды по пути распространения усиливаемого излучения с минимальными потерями от влияния вредных термооптических эффектов и/или усиления спонтанного и паразитного излучений. Благодаря большой длине, которую излучение проходит в пластинчатом оптическом элементе суммарная поглощенная энергия накачки может быть достаточно большой. При этом, как правило, стоимость, эффективность и качество излучения большого числа относительно маломощных лазеров накачки выше, чем у единичного лазерного источника с такой же суммарной мощностью.A seventh embodiment of the invention shown in FIG. 16 differs from the fifth or sixth embodiment in that the plate-shaped optical element is made of activated material capable of amplifying pulsed laser radiation, wherein the pump radiation is generated in the form of many narrow beams and is directed into the plate element through wide faces so that the pumped sections are located along ways of amplified radiation in the plane of propagation of its spectral components. Such pumping is possible due to the fact that in the fifth and sixth embodiments of the invention, the symmetric spectral components of the radiation 6, reflected from wide faces, together form a long ribbon folded inside the plate element. The volume of the active medium occupied by this tape can be pumped by radiation from a large number of laser pump sources with narrow focused beams of high power density. A high power density is required for pumping laser media used to amplify broadband pulsed radiation, such as titanium-activated sapphire, or ytterbium-activated materials. Pumping with numerous narrow beams makes it possible to pump a sufficiently large volume of the active medium along the path of amplified radiation propagation to the saturation mode with minimal losses from the influence of harmful thermo-optical effects and / or amplification of spontaneous and spurious radiation. Due to the long length that the radiation travels in the plate-like optical element, the total absorbed pump energy can be quite large. In this case, as a rule, the cost, efficiency and radiation quality of a large number of relatively low-power pump lasers is higher than that of a single laser source with the same total power.

Эти варианты не исчерпывают возможные примеры реализации предлагаемого лазерного устройства с пластинчатым элементом, используемым для получения и преобразования мощного непрерывного и импульсного лазерного излучения. Специалистам должно быть понятно, как можно использовать предлагаемые технические решения для разработки лазерных устройств, используемых в составе телекоммуникационных, исследовательских или технологических систем.These options do not exhaust the possible examples of the implementation of the proposed laser device with a plate element used to obtain and convert powerful continuous and pulsed laser radiation. Professionals should understand how the proposed technical solutions can be used to develop laser devices used in telecommunication, research or technological systems.

Использованные источникиUsed sources

1. В.Г. Беспалов, С.А. Козлов, В.Н. Крылов, С.Э. Путилин. Фемтосекундная оптика и фемтотехнологии, - СПб: СПбГУ ИТМО 2010 - 234 с. 1. V.G. Bespalov, S.A. Kozlov, V.N. Krylov, S.E. Putilin. Femtosecond optics and femtotechnologies, - St. Petersburg: St. Petersburg State University ITMO 2010 - 234 p.

2. Патентный документ US 20080013587 (аналог).2. Patent document US 20080013587 (analogue).

3. Патентный документ US 20110222289 (прототип).3. Patent document US 20110222289 (prototype).

4. Koechner, W., Solid-State Laser Engineering, Sixth Revised and Updated Edition, 2006, W.T. Rhodes et al., eds.. Springer Science + Business Media.4. Koechner, W., Solid-State Laser Engineering, Sixth Revised and Updated Edition, 2006, W.T. Rhodes et al., Eds .. Springer Science + Business Media.

5. П.Г. Крюков. Лазеры ультракоротких импульсов. «Квантовая электроника», 31, №2 (2001).5. P.G. Hooks. Ultrashort pulse lasers. “Quantum Electronics”, 31, No. 2 (2001).

6. О. Звелто. Принципы лазеров. Под ред. Т.А. Шмаонова. 4_е изд. СПб.: Издательство «Лань», 2008. - 800 с.: ил.6. O. Zvelto. The principles of lasers. Ed. T.A. Shmaonova. 4th ed. St. Petersburg: Publishing House "Lan", 2008. - 800 p.: Ill.

7. Патентный документ US 5485482.7. Patent document US 5485482.

8. Патентный документ US 7130111.8. Patent document US 7130111.

9. Патентный документ US 7535633.9. Patent document US 7535633.

10. Патентный документ US 7949022.10. Patent document US 7949022.

11. Патентный документ RU 2475908.11. Patent document RU 2475908.

12. Патентный документ US 2010/00913 5912. Patent Document US 2010/00913 59

13. Патентный документ US 2013/0250982.13. Patent document US 2013/0250982.

14. U. Levy and Y. Fainman., Dispersion properties of inhomogeneous nanostructures. Vol. 21, No. 5 / May 2004/ J. Opt. Soc. Am. A14. U. Levy and Y. Fainman., Dispersion properties of inhomogeneous nanostructures. Vol. 21, No. 5 / May 2004 / J. Opt. Soc. Am. A

Claims (7)

1. Лазерное устройство, в котором для генерации и/или преобразования лазерного излучения используется пластинчатый оптический элемент в виде прямоугольного параллелепипеда, имеющего входные и выходные окна, при этом для их размещения могут быть частично или полностью срезаны боковые кромки, отличающееся тем, что преобразуемое излучение направляется в пластинчатый элемент так, что после преломления на поверхности входного окна оно проходит к выходному окну, отражаясь многократно от боковых граней под углом, зависящим от фактических линейных размеров пластинчатого элемента в соответствии с формулой α=arctg(Am/Bk), где α - проекция угла отражения оптического излучения от продольной боковой грани на плоскость, параллельную широкой грани, А, В - соответственно фактические продольный и поперечный размеры этого элемента, m и k -взаимно простые целые числа, которые могут быть разными для различных пучков излучения, одновременно проходящих по пластинчатому элементу, при этом k равно числу пересечений пучком продольной осевой линии пластинчатого элемента, а m равно числу пересечений пучком поперечной осевой линии этого элемента.1. A laser device in which a plate-shaped optical element in the form of a rectangular parallelepiped having input and output windows is used to generate and / or convert laser radiation, and side edges can be partially or completely cut off for their placement, characterized in that the converted radiation is directed into the plate element so that after refraction on the surface of the input window it passes to the output window, being reflected many times from the side faces at an angle depending on the actual lines of the dimensions of the plate element in accordance with the formula α = arctan (Am / Bk), where α is the projection of the angle of reflection of optical radiation from the longitudinal side face onto a plane parallel to the wide face, A, B are the actual longitudinal and transverse dimensions of this element, respectively, m and k are mutually prime integers that can be different for different radiation beams simultaneously passing through the plate element, with k equal to the number of intersections of the longitudinal axial line of the plate element by the beam, and m equal to the number of intersections of n chkom transverse centerline of the element. 2. Лазерное устройство по п. 1, отличающееся тем, что для обеспечения взаимозаменяемости угол наклона поверхности входного окна и выходного окна к продольной боковой грани пластинчатого элемента связан с его фактическими линейными размерами соотношением: φ=arcctg[(ni cosα - nа cosβ)/(ni sinα - nа sinβ)], где: φ - угол наклона поверхности входного окна к продольной боковой грани пластинчатого элемента, nа - показатель преломления внешней среды, ni - показатель преломления материала, из которого изготовлен пластинчатый элемент, β - установленный при проектировании угол между входным, а также выходным лучом и продольной боковой гранью пластинчатого элемента, α - проекция угла отражения лазерного пучка от продольной боковой грани на плоскость, параллельную широкой грани, определяемая в соответствии с п. 1.2. The laser device according to claim 1, characterized in that, to ensure interchangeability, the angle of inclination of the surface of the input window and the output window to the longitudinal side face of the plate element is related to its actual linear dimensions by the ratio φ = arcctg [(ni cosα - nа cosβ) / (ni sinα - na sinβ)], where: φ - the angle of inclination of the entrance window surface to the longitudinal side face of the plate member, n and - the refractive index of the external medium, ni - refractive index of the material from which is made plate member, β - set at Designing SRI angle between the input and the output beam and the longitudinal side edge of the plate member, α - the projection angle of reflection of the laser beam from the longitudinal side face on a plane parallel to the wide face defined in accordance with claim 1.. 3. Лазерное устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что пластинчатый элемент изготовлен из активированного материала, способного усиливать лазерное излучение после его возбуждения оптической накачкой, при этом излучение накачки в виде множества отдельных пучков направляется в пластинчатый элемент через широкие грани и концентрируется в местах самопересечения следа усиливаемого пучка лазерного излучения.3. The laser device according to claim 1 or 2, characterized in that the plate element is made of activated material capable of amplifying laser radiation after it is excited by optical pumping, while the pump radiation in the form of many separate beams is directed into the plate element through wide faces and is concentrated in places of self-intersection of the trace of the amplified laser beam. 4. Лазерное устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что пластинчатый элемент изготовлен из композитного материала, состоящего из чередующихся вдоль боковых граней активированных и неактивированных слоев, при этом излучение накачки в виде узких пучков, слабо расходящихся в направлении, параллельном широкой грани, вводится в пластинчатый элемент через входные и/или выходные окна и распространяется вместе с преобразуемым излучением в общей плоскости, перпендикулярной широкой грани, отражаясь от боковых и широких граней.4. The laser device according to claim 1 or 2, characterized in that the plate element is made of a composite material consisting of activated and inactive layers alternating along the side faces, while the pump radiation is in the form of narrow beams, slightly diverging in a direction parallel to the wide face , is introduced into the plate element through the input and / or output windows and is distributed together with the converted radiation in a common plane perpendicular to a wide face, reflected from the lateral and wide faces. 5. Лазерное устройство по п. 1, отличающееся тем, что на входном и выходном окнах выполнены пропускающие дифракционные решетки с симметричным профилем штрихов, отклоняющие излучение в плоскости, перпендикулярной широким граням пластинчатого элемента, при этом преобразуемое излучение направляется под прямым углом на дифракционную решетку, размещенную на входном окне, а образующиеся в результате спектрального разложения на этой решетке волноводные моды распространяются в пластинчатом элементе к другой дифракционной решетке, размещенной на выходном окне, отражаясь от узких граней под углом, рассчитанным по формуле, указанной в п. 1.5. The laser device according to claim 1, characterized in that transmission and diffraction gratings with a symmetrical stroke profile are made on the input and output windows, deflecting radiation in a plane perpendicular to the wide faces of the plate element, while the converted radiation is directed at right angles to the diffraction grating, placed on the input window, and the waveguide modes formed as a result of spectral decomposition on this grating propagate in the plate element to another diffraction grating, on the output window, reflected from the narrow faces at an angle, calculated using the formula indicated in claim. 1. 6. Лазерное устройство по п. 1, отличающееся тем, что у пластинчатого оптического элемента срезаны в виде одинаковых фасок две боковые кромки под углом α к поперечным боковым граням, где α - проекция на плоскость, параллельную широкой грани, угла отражения оптического излучения от продольной боковой грани, вычисленная по формуле указанной в п. 1, и на гранях, образованных этими фасками, устроены отражательные дифракционные решетки с симметричным профилем штрихов, отклоняющие излучение в плоскости, перпендикулярной широким граням элемента, под углом, превышающим угол полного внутреннего отражения, при этом на широкие грани может быть нанесено отражающее покрытие, а преобразуемое излучение вводится в пластинчатый оптический элемент через узкую грань, лежащую напротив первой отражательной решетки, так, что после преломления на поверхности этой грани оно падает под прямым углом на первую отражательную решетку, а отраженные от решетки симметричные спектральные составляющие излучения идут, многократно отражаясь от широких и узких граней, в виде волноводных мод к второй дифракционной решетке и отражаются от нее под прямым углом к противоположной узкой грани, через которую излучение выводится из пластинчатого элемента.6. The laser device according to claim 1, characterized in that at the plate optical element two side edges are cut in the form of identical bevels at an angle α to the transverse side faces, where α is the projection onto a plane parallel to the wide face, the angle of reflection of optical radiation from longitudinal the side face, calculated according to the formula specified in paragraph 1, and on the faces formed by these chamfers, reflective diffraction gratings with a symmetrical profile of strokes are arranged, deflecting radiation in a plane perpendicular to the wide faces of the element, p at an angle exceeding the angle of total internal reflection, a reflective coating can be applied to wide faces, and the converted radiation is introduced into the plate optical element through a narrow face lying opposite the first reflective grating, so that after refraction on the surface of this face, it falls under at right angles to the first reflective grating, and the symmetric spectral components of radiation reflected from the grating go, repeatedly reflected from wide and narrow faces, in the form of waveguide modes to the second diffraction ion grating and are reflected from it at right angles to the opposite narrow face through which radiation is removed from the plate element. 7. Лазерное устройство по п. 5 или 6, отличающееся тем, что пластинчатый оптический элемент изготовлен из активированного материала, способного усиливать импульсное лазерное излучение, при этом излучение накачки формируется в виде множества узких пучков и направляется в пластинчатый элемент через широкие грани так, чтобы область поглощения каждого пучка располагалась по пути усиливаемого излучения. 7. The laser device according to claim 5 or 6, characterized in that the plate optical element is made of activated material capable of amplifying pulsed laser radiation, while the pump radiation is formed in the form of many narrow beams and is directed into the plate element through wide edges so that the absorption region of each beam was located along the path of the amplified radiation.
RU2014125523/28A 2014-06-25 2014-06-25 Laser device having laminar optical element RU2569904C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014125523/28A RU2569904C1 (en) 2014-06-25 2014-06-25 Laser device having laminar optical element

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014125523/28A RU2569904C1 (en) 2014-06-25 2014-06-25 Laser device having laminar optical element

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2569904C1 true RU2569904C1 (en) 2015-12-10

Family

ID=54846325

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014125523/28A RU2569904C1 (en) 2014-06-25 2014-06-25 Laser device having laminar optical element

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2569904C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2635400C1 (en) * 2016-06-24 2017-11-13 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Полюс" им. М.Ф. Стельмаха" Solid state laser

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2231879C1 (en) * 2002-10-11 2004-06-27 Закрытое акционерное общество Научно-производственное акционерное общество "ЭПОЛАР" Multiway amplifier of laser radiation
US6822994B2 (en) * 2001-06-07 2004-11-23 Northrop Grumman Corporation Solid-state laser using ytterbium-YAG composite medium
US6904069B2 (en) * 2000-12-29 2005-06-07 The Regents Of The University Of California Parasitic oscillation suppression in solid state lasers using optical coatings
US7515625B2 (en) * 2005-06-21 2009-04-07 National Institute Of Information And Communications Technology, Incorporated Administrative Agency Multipath laser apparatus using a solid-state slab laser rod
WO2014022635A1 (en) * 2012-08-03 2014-02-06 Stuart Martin A Slab laser and amplifier and method of use

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6904069B2 (en) * 2000-12-29 2005-06-07 The Regents Of The University Of California Parasitic oscillation suppression in solid state lasers using optical coatings
US6822994B2 (en) * 2001-06-07 2004-11-23 Northrop Grumman Corporation Solid-state laser using ytterbium-YAG composite medium
RU2231879C1 (en) * 2002-10-11 2004-06-27 Закрытое акционерное общество Научно-производственное акционерное общество "ЭПОЛАР" Multiway amplifier of laser radiation
US7515625B2 (en) * 2005-06-21 2009-04-07 National Institute Of Information And Communications Technology, Incorporated Administrative Agency Multipath laser apparatus using a solid-state slab laser rod
WO2014022635A1 (en) * 2012-08-03 2014-02-06 Stuart Martin A Slab laser and amplifier and method of use

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2635400C1 (en) * 2016-06-24 2017-11-13 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Полюс" им. М.Ф. Стельмаха" Solid state laser

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI430527B (en) Q-switching-induced gain-switched erbium pulse laser system
EP2341588A1 (en) Optical element, laser beam oscillation device and laser beam amplifying device
US9337609B2 (en) Passively Q-switched element and passively Q-switched laser device
US10359687B2 (en) Method to generate terahertz radiation and terahertz radiation source
EP2928030B1 (en) Planar waveguide laser pumping module and planar waveguide wavelength conversion laser device
EP2475055A1 (en) Pulse-width converting apparatus and optical amplifying system
EP3089287A1 (en) Flat waveguide-type laser device
Thomson et al. Efficient operation of a 400 W diode side-pumped Yb: YAG planar waveguide laser
CN111509552A (en) Passive Q-switched solid laser
CN103036143B (en) Method and device for laser coherence length continuous adjustment
RU2569904C1 (en) Laser device having laminar optical element
EP4064467B1 (en) Planar waveguide amplifier and laser radar device
EP2835881B1 (en) Optical amplifier arrangement
WO2011027471A1 (en) Solid laser-exciting module for flat waveguide laser
JP6190318B2 (en) Laser oscillator
CN113794093B (en) Multi-wavelength Raman laser
JP2008047790A (en) Pulse laser apparatus
EP3322049B1 (en) Planar waveguide type laser device
CN109510059B (en) Q-switched laser for outputting long pulse
JP4665374B2 (en) Optical waveguide and laser amplifier
Kurilchik et al. Characterisation and laser performance of a Yb: LuAG double-clad planar waveguide grown by pulsed laser deposition
RU2632745C2 (en) Multi-beam laser radiation source and device for handling materials with its use
CN113794092B (en) High-energy supercontinuum laser
CN104505706B (en) A kind of 1134nm wavelength Yb:YVO4 femto-second lasers
JP6202316B2 (en) Chirp pulse amplifier

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20160626