RU2593819C1 - Инфракрасный твердотельный лазер - Google Patents
Инфракрасный твердотельный лазер Download PDFInfo
- Publication number
- RU2593819C1 RU2593819C1 RU2015119135/28A RU2015119135A RU2593819C1 RU 2593819 C1 RU2593819 C1 RU 2593819C1 RU 2015119135/28 A RU2015119135/28 A RU 2015119135/28A RU 2015119135 A RU2015119135 A RU 2015119135A RU 2593819 C1 RU2593819 C1 RU 2593819C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- laser
- crystal
- znse
- resonator
- passive
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Lasers (AREA)
Abstract
Изобретение относится к лазерной технике. Инфракрасный твердотельный лазер содержит лазер накачки, кристалл Fe2+:ZnSe - пассивный модулятор добротности и дополнительный резонатор. Резонатор лазера накачки выполнен «глухим», а пассивный модулятор добротности имеет вид кристалла Fe2+:ZnSe, установленного между зеркалами дополнительного резонатора внутри лазера накачки. Технический результат заключается в обеспечении компактности устройства, за счет использования одного кристалла Fe2+:ZnSe одновременно в качестве пассивного модулятора добротности и активного элемента. 1 ил.
Description
Изобретение относится к области лазерной физики и может быть использовано при разработке источников лазерного излучения среднего инфракрасного (ИК) диапазона (3,95…5,05 мкм).
В [1] предлагается дисковый лазер с модулированной добротностью резонатора, содержащий оптически связанные дисковый активный элемент, резонатор, модулятор добротности резонатора, источник накачки активного элемента и систему охлаждения активного элемента. Новым, по мнению авторов, является то, что устройство дополнительно снабжено модулятором добротности с боковым выводом излучения, размещенным в дополнительном полуконцентрическом резонаторе, при этом плоское зеркало дополнительного резонатора имеет 100% отражение на длине волны лазерного излучения.
Данное техническое решение не позволяет получать длину волны излучения среднего ИК-диапазона.
В рамках работы [2] реализована генерация мощного малогабаритного Er:YLF-лазера с диодной накачкой в режиме модуляции добротности пассивным затвором на кристалле Fe2+:ZnSe. В качестве источника накачки использовалась матрица лазерных диодов Активный элемент лазера (Er:YLF, концентрация активатора 15 ат.%) имел форму цилиндра с размерами ⌀2×35 мм. На один из торцов активного элемента было нанесено диэлектрическое покрытие, выполняющее роль глухого зеркала для излучения генерации и просветляющего покрытия для излучения накачки. На второй торец было нанесено просветляющее покрытие.
Ввод излучения накачки в активный элемент осуществлялся по продольно-поперечной схеме, реализованной с помощью системы призм полного внутреннего отражения. Резонатор лазера был образован плоским глухим зеркалом, напыленным на торце активного элемента, и внешним сферическим выходным зеркалом (радиус кривизны 1,2 м, коэффициент отражения 0,85 или 0,95). В экспериментах использовались два Fe:2+ZnSe-затвора с различным начальным пропусканием.
В устройстве [3] излучение лазера на основе кристалла YAG:Er3+ с длиной волны генерации 2,94 мкм, работавшего в режиме активной модуляции добротности, фокусировалось цилиндрической линзой (в линию длиной около 10 мм и шириной ~100 мкм) на поверхность кристалла ZnSe, содержавшую обогащенный ионами Fe2+ слой, длительность импульса накачки составляла ~ 100 нс. Излучение суперлюминесценции регистрировалось в направлении вдоль линии фокусировки накачки в области кристалла, непосредственно прилегающей к его поверхности. Грани, через которые излучение выходило из кристалла, скалывались. Ось пучка излучения являлась продолжением линии накачки с учетом преломления на грани кристалла. Поэтому резонатор, обеспечивающий обратную связь для излучения, отсутствовал.
В работе [4] приведена схема установки по исследованию Fe:ZnSe-лазера (концентрация ионов Fe2+ составляла 2,5×1018 см-3) при накачке излучением Er:YAG-лазера, работающего в режиме свободной генерации. Активный элемент представлял собой параллелепипед с поперечными размерами 9,7×10,1 мм и длиной (длина усиления) 7,7 мм, торцы которого полировались и не просветлялись. Чтобы уменьшить сброс инверсии усиленным спонтанным шумом, распространяющимся в поперечном к оптической оси резонатора направлении, боковые поверхности кристалла были заматированы и покрыты (зачернены) аквадагом. Резонатор лазера Fe:ZnSe образован «глухим» сферическим зеркалом с радиусом кривизны 1000 мм и плоским полупрозрачным зеркалом. Коэффициент пропускания выходного зеркала на длине волны генерации составлял 72%, длина резонатора - 350 мм. Пучок излучения Er:YAG-лазера, сфокусированный в пятно диаметром 6 мм (95% энергии), падал на кристалл Fe:ZnSe под улом 3° к оптической оси резонатора.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство, описанное в [5, 6], где указано, что впервые достигнута генерация на кристалле Fe2+:ZnSe при комнатной температуре при накачке короткими (50 нс) импульсами лазера Er:YAG (2,94 мкм), запущенного в режиме модулированной добротности с помощью также кристалла Fe2+:ZnSe, но с меньшей концентрацией Fe [5].
В устройстве [6] активный элемент для Fe2+:ZnSe-лазера был изготовлен из монокристалла Fe2+:ZnSe, выращенного из паровой фазы методом свободного роста на монокристаллическую затравку. Легирование ионами Fe2+ до концентрации ~ 1×1018 см-3 проводилось непосредственно в процессе роста. Активный элемент лазера накачки имел длину 10 мм в поперечный размер 17×10 мм. Резонатор был образован задним сферическим зеркалом (радиус кривизны 50 см) и плоским выходным зеркалом с интерференционными покрытиями, нанесенными на подложку из CaF2. Кристалл Fe2+:ZnSe был установлен вблизи выходного зеркала под углом Брюстера к оптической оси резонатора. Накачка Fe2+:ZnSe-лазера осуществлялась излучением Er:YAG-лазера с длиной волны излучения 2,94 мкм в режиме пассивной модуляции добротности резонатора. Пассивным затвором в Er:YAG-лазере служила плоскопараллельная пластинка из монокристалла Fe2+:ZnSe.
Общим недостатком устройств [2-6] является использование двух кристаллов Fe2+:ZnSe для получения лазерного излучения среднего ИК-диапазона. Один кристалл используется в качестве пассивного модулятора добротности резонатора лазера накачки для увеличения мощности импульса накачки. Второй - для непосредственного получения генерации лазерного излучения в среднем ИК-диапазоне. Причем в устройстве [4] специально предпринимают меры для срыва генерации в кристалле Fe2+:ZnSe в направлении, поперечном к оптической оси резонатора лазера накачки.
Задачей изобретения является получение компактного ИК-излучателя, в котором один кристалл Fe2+:ZnSe используется одновременно как пассивный модулятор добротности и как активный элемент. Для этого кристалл Fe2+:ZnSe имеет форму параллелепипеда и располагается внутри резонатора лазера накачки. Причем на грани кристалла, перпендикулярные оптической оси лазера накачки, наносится просветляющее диэлектрическое покрытие с максимумом пропускания на длине волны лазера накачки. На грани кристалла, параллельные оптической оси лазера накачки, наносится просветляющее диэлектрическое покрытие с максимумом пропускания на требуемой длине волны среднего ИК-диапазона (3,95…5,05 мкм). Для более эффективного использования кристалла Fe2+:ZnSe концентрация ионов Fe2+ может быть не равномерной вдоль оси накачки и иметь строго заданный закон распределения в зависимости от требований, предъявляемым к предполагаемому изобретению.
Резонатор лазера накачки представляет собой заднее сферическое и переднее плоскопараллельное зеркала с интерференционными покрытиями, нанесенными на подложку из CaF2 либо какой-либо другой оптический материал, прозрачный в ИК-области спектра. Покрытия обоих зеркал имеют максимум отражения на длине волны лазера накачки, образуя «глухой» полуконфокальный резонатор. Резонатор и активная среда, выполненная из кристалла Er:YAG, представляют собой лазер накачки.
Для вывода излучения среднего ИК-диапазона устанавливают резонатор, параллельно граням кристалла Fe2+:ZnSe с нанесенным просветляющим диэлектрическим покрытием с максимумом пропускания на требуемой длине волны среднего ИК-диапазона (3,95…5,05 мкм). На фиг. 1 представлена схема предлагаемого изобретения, где цифрами обозначены: 1 - активная среда - кристалл Er:YAG; 2 - излучение накачки; 3 - полуконфокальный «глухой» резонатор для длины волны 2,94 мкм; 4 -кристалл Fe2+:ZnSe (пассивный модулятор добротности - лазерная активная среда); 5 - дополнительный резонатор для длины волны среднего ИК-диапазона (3,95…5,05 мкм); 6 - грани кристалла Fe2+:ZnSe, просветленные для длины волны 2,94 мкм; 7 - грани кристалла Fe2+:ZnSe, просветленные для длины волны среднего ИК-диапазона; 8 - излучение лазера накачки (2,94 мкм); 9 - лазерное излучение среднего ИК-дипазона.
Литература
1. Чивель Ю.А., Затягин Д.А., Никончук И.С. Дисковый лазер с модулированной добротностью резонатора (варианты). Патент на изобретение RU 2365006. Опубликовано 20.08.2009. Бюл. №23.
2. Иночкин М.В., Назаров В.В., Сачков Д.Ю., Хлопонин Л.В., Храмов В.Ю., Коростелин Ю.В., Ландман А.И., Подмарьков Ю.П., Фролов М.П. Малогабаритный Er:YLF-лазер с пассивным Fe2+:ZnSe-затвором. "Оптический журнал", 79, 6, 2012, с. 31-35.
3. Ильичев Н.Н., Данилов В.П., Калинушкин В.П., Студеникин М.И., Шапкин П.В., Насибов А.С. Суперлюминесцентный ИК-излучатель на кристалле ZnSe:Fe2+, работающий при комнатной температуре. Квантовая электроника. 2008, том 38, №2, с. 95-96.
4. Великанов С.Д., Зарецкий Н.А., Зотов Е.А., Козловский В.И., Коростелин Ю.В., Крохин О.Н., Манешкин А.А., Подмарьков Ю.П., Савинова С.А., Скасырский Я.К., Фролов М.П., Чуваткин Р.С., Юткин И.М. Исследование работы Fe:ZnSe-лазер в импульсном и импульсно-периодическом режимах. Квантовая электроника. 45, №1 (2015), С. 1-7.
5. Ландман А.И. Парофазный рост монокристаллов соединений AIIBVI, легированных переходными металлами, для лазеров среднего ИК-диапазона. Диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук. М.: Физический институт им. П.Н. Лебедева РАН. 2008 г. 118 с.
6. Акимов В.А., Воронов А.А., Созловский В.И., Соростелин Ю.В., Ландман А.И., Подмарысов Ю.П., Фролов М.П. Эффективная лазерная генерация кристалла Fe2+:ZnSe при комнатной температуре. Квантовая электроника. 36, №4 (2006).
Claims (1)
- Инфракрасный твердотельный лазер, содержащий лазер накачки, кристалл Fe2+:ZnSe - пассивный модулятор добротности, дополнительный резонатор, отличающийся тем, что резонатор лазера накачки выполнен «глухим», а пассивный модулятор добротности имеет вид кристалла Fe2+:ZnSe, установленного между зеркалами дополнительного резонатора внутри лазера накачки.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015119135/28A RU2593819C1 (ru) | 2015-05-21 | 2015-05-21 | Инфракрасный твердотельный лазер |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015119135/28A RU2593819C1 (ru) | 2015-05-21 | 2015-05-21 | Инфракрасный твердотельный лазер |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2593819C1 true RU2593819C1 (ru) | 2016-08-10 |
Family
ID=56613155
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015119135/28A RU2593819C1 (ru) | 2015-05-21 | 2015-05-21 | Инфракрасный твердотельный лазер |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2593819C1 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2638078C1 (ru) * | 2016-08-25 | 2017-12-11 | ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ КАЗЕННОЕ ВОЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого" МИНИСТЕРСТВА ОБОРОНЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ | Малогабаритный инфракрасный твердотельный лазер |
RU2757033C2 (ru) * | 2017-11-27 | 2021-10-11 | Булат Малихович Абдрашитов | Система лазерного охлаждения |
CN117477338A (zh) * | 2023-12-28 | 2024-01-30 | 长春理工大学 | 一种径向浓度渐变高光束质量中红外激光器 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2005101591A1 (en) * | 2003-11-24 | 2005-10-27 | Raytheon Company | Slab laser and method with improved and directionally homogenized beam quality |
RU95908U1 (ru) * | 2009-01-09 | 2010-07-10 | Открытое Акционерное Общество "Пеленг" | Лазер с оптическим параметрическим генератором |
RU2525578C2 (ru) * | 2012-07-10 | 2014-08-20 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский (Приволжский) Федеральный Университет" (ФГАОУ ВПО КФУ) | Способ вывода и регулирования энергии/мощности выходного излучения лазера и устройство для его реализации |
US20140362879A1 (en) * | 2001-09-20 | 2014-12-11 | The Uab Research Foundation | Saturable absorbers for q-switching of middle infrared laser cavaties |
-
2015
- 2015-05-21 RU RU2015119135/28A patent/RU2593819C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20140362879A1 (en) * | 2001-09-20 | 2014-12-11 | The Uab Research Foundation | Saturable absorbers for q-switching of middle infrared laser cavaties |
WO2005101591A1 (en) * | 2003-11-24 | 2005-10-27 | Raytheon Company | Slab laser and method with improved and directionally homogenized beam quality |
RU95908U1 (ru) * | 2009-01-09 | 2010-07-10 | Открытое Акционерное Общество "Пеленг" | Лазер с оптическим параметрическим генератором |
RU2525578C2 (ru) * | 2012-07-10 | 2014-08-20 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский (Приволжский) Федеральный Университет" (ФГАОУ ВПО КФУ) | Способ вывода и регулирования энергии/мощности выходного излучения лазера и устройство для его реализации |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2638078C1 (ru) * | 2016-08-25 | 2017-12-11 | ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ КАЗЕННОЕ ВОЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого" МИНИСТЕРСТВА ОБОРОНЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ | Малогабаритный инфракрасный твердотельный лазер |
RU2757033C2 (ru) * | 2017-11-27 | 2021-10-11 | Булат Малихович Абдрашитов | Система лазерного охлаждения |
CN117477338A (zh) * | 2023-12-28 | 2024-01-30 | 长春理工大学 | 一种径向浓度渐变高光束质量中红外激光器 |
CN117477338B (zh) * | 2023-12-28 | 2024-03-12 | 长春理工大学 | 一种径向浓度渐变高光束质量中红外激光器 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0744089B1 (en) | Passively q-switched picosecond microlaser | |
US7397832B2 (en) | Laser cavity pumping method and laser system thereof | |
US20120269214A1 (en) | Passively Q-switched Microlaser | |
US5557624A (en) | Laser system using U-doped crystal Q-switch | |
JPH095810A (ja) | マイクロレーザーによりポンピングされる一体型光学的パラメトリック発振器 | |
US8724671B2 (en) | Multiple wavelength laser system | |
US20130016422A1 (en) | Q-switching-induced Gain-switched Erbium Pulse Laser System | |
Gavrishchuk et al. | Room-temperature high-energy laser | |
RU2593819C1 (ru) | Инфракрасный твердотельный лазер | |
Il'ichev et al. | Superluminescent room-temperature Fe2+: ZnSe IR radiation source | |
RU2638078C1 (ru) | Малогабаритный инфракрасный твердотельный лазер | |
CN109149351B (zh) | 调q激光器 | |
US3614662A (en) | Laser with a monocrystalline ya10 {11 :n{11 {11 {11 {0 active medium | |
CN112054375B (zh) | 一种电子-声子耦合的高集成全固态激光波长调控方法及激光器 | |
CA2195597C (en) | Diode-pumped laser system using uranium-doped q-switch | |
TW202215731A (zh) | 高脈衝重複率拉曼雷射之優化條件 | |
JPH09512957A (ja) | 固体レーザー | |
RU2726915C1 (ru) | Способ нелинейного внутрирезонаторного преобразования длины волны в лазере с продольной накачкой | |
US20210167570A1 (en) | Q-switched laser system | |
Waeselmann et al. | Lasing in Nd3+-doped Sapphire | |
Zharikov et al. | Longitudinally diode-pumped 1.06-μm Nd3+: NaLa (MoO4) 2 laser without pump-wavelength stabilisation | |
Gulev et al. | Generation in a laser with a tubular active element made of a neodymium-doped potassium—gadolinium tungstate crystal | |
Davtian et al. | Passive Q-switched Nd: YAG single-frequency laser with tunable pulse shape and pulse duration | |
Pashinin et al. | Laser with stimulated-Brillouin-scattering and self-pumping phase-conjugating mirrors | |
Beznosenko et al. | COMPACT 1.531 μ m WAVELENGTH LASER ON PbMoO 4: ND 3+ CRYSTAL WITH SRSSELF-CONVERSION AND DIODE PUMPING |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170522 |