RU2599918C1 - Устройство для частотного преобразования лазерного излучения на основе вынужденного комбинационного рассеяния - Google Patents
Устройство для частотного преобразования лазерного излучения на основе вынужденного комбинационного рассеяния Download PDFInfo
- Publication number
- RU2599918C1 RU2599918C1 RU2015131066/28A RU2015131066A RU2599918C1 RU 2599918 C1 RU2599918 C1 RU 2599918C1 RU 2015131066/28 A RU2015131066/28 A RU 2015131066/28A RU 2015131066 A RU2015131066 A RU 2015131066A RU 2599918 C1 RU2599918 C1 RU 2599918C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- active element
- wavelength
- mirror
- laser
- pump
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
- H01S3/08—Construction or shape of optical resonators or components thereof
- H01S3/08059—Constructional details of the reflector, e.g. shape
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/14—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range characterised by the material used as the active medium
- H01S3/16—Solid materials
- H01S3/1691—Solid materials characterised by additives / sensitisers / promoters as further dopants
- H01S3/1698—Solid materials characterised by additives / sensitisers / promoters as further dopants rare earth
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/30—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range using scattering effects, e.g. stimulated Brillouin or Raman effects
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Lasers (AREA)
Abstract
Устройство для частотного преобразования лазерного излучения на основе вынужденного комбинационного рассеяния включает в себя оптически связанные и размещенные на одной оптической оси источник накачки с активным элементом. Причем активный элемент просветлен по торцам одновременно на длину волны накачки и длину волны стоксова комбинационного рассеяния и помещен в резонатор лазера, образованный фокусирующим зеркалом и вторым зеркалом. Между фокусирующим зеркалом и активным элементом на оптической оси установлен затвор. При этом фокусирующее зеркало выполнено в виде вогнутого, обращенного вогнутостью к активному элементу, отражающим на длине волны накачки и длине волны стоксова излучения. Второе зеркало выполнено в виде мениска, обращенного вогнутой поверхностью к активному элементу, отражающей на длине волны накачки и полупрозрачной для стоксовой длины волны излучения, при этом выпуклая поверхность мениска просветлена на длину волны накачки и стоксова рассеяния. Технический результат - создание малогабаритного устройства, с уменьшенной расходимостью лазерного излучения на выходе, получение лазерного излучения, безопасного для глаз, со стабильным и устойчивым резонатором и с плоским волновым фронтом на выходе лазера. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.
Description
Изобретение относится к лазерной технике и может быть использовано в оптической связи, лазерной локации, в оптотехнике, в частности для создания стабильного малогабаритного лазера, в котором волна накачки преобразуется в когерентное стоксово излучение, которое может быть в десятки раз уменьшено по расходимости.
Известно устройство для частотного преобразования лазерного излучения на основе вынужденного комбинационного рассеяния, описанное в патенте РФ №2012116, МПК H01S 3/104, опубл. 30.04.1994, включающее оптически связанные источник накачки, фокусирующий элемент и активную среду на основе вынужденного комбинационного рассеяния (ВКР-активную среду), размещенные на одной оптической оси с фокусирующим элементом, выполненным перекрывающим пучок накачки и частично прозрачным за счет имеющихся в нем отверстий. Однако в указанном устройстве источник волны накачки пространственно разобщен со средой, в которой осуществляется ВКР-преобразование, что приводит к увеличению линейных габаритов устройства и появлению возможных нестабильностей излучения при угловых перемещениях источника накачки относительно ВКР-активной среды.
Наиболее близким аналогом к заявленному техническому решению является устройство для частотного преобразования лазерного излучения на основе вынужденного комбинационного рассеяния, описанное в патенте РФ №2304830, МПК H01S 3/104, опубл. 20.08.2007, включающее оптические связанные, размещенные на одной оптической оси источник накачки с активной средой, фокусирующий элемент, ВКР-активную среду, активная среда источника накачки и ВКР-активная среда выполнены в виде единого активного элемента, снабженного источником боковой накачки, установленным параллельно геометрической оси активного элемента. Активный элемент просветлен по торцам одновременно на длину волны накачки и длину стоксова комбинационного рассеяния и помещен в резонатор лазера, образованный фокусирующим элементом и введенным зеркалом. При этом фокусирующий элемент выполнен в виде вогнутого зеркала, отражающего на длине волны накачки и длине волны стоксова рассеяния, а введенное зеркало выполнено плоским и отражающим излучение на длине волны накачки и полупрозрачным для стоксовой длины волны излучения, причем между фокусирующим элементом и активным элементом на оптической оси установлен затвор. Источник боковой накачки может быть выполнен в виде лампы накачки с осветителем либо в виде одной или нескольких лазерных диодных линеек. Активный элемент может быть выполнен в виде кристалла, либо в виде лазерного стекла с внедренными в них ионами редкоземельных элементов. Однако в данном устройстве выходное зеркало плоское, и лазерное излучение, выходящее из него, имеет волновой фронт с переменным радиусом кривизны в зависимости от расстояния до лазера. Это излучение для уменьшения расходимости пропускается через телескоп, который лазерный пучок расширяет, и расходимость лазерного излучения уменьшается в зависимости от кратности телескопа. Так, например, 10-кратный телескоп лазерного излучения с плоским волновым фронтом увеличивает лазерный луч в диаметре в 10 раз, а диаметр лазерного луча с существующим волновым фронтом этот телескоп увеличивает только в 6-7 раз. В результате расходимость лазерного излучения на выходе из телескопа на 30-40% больше.
Задача данного изобретения - создание устройства для частотного преобразования лазерного излучения на основе вынужденного комбинационного рассеяния с повышенными эксплуатационными характеристиками.
Технический результат - создание малогабаритного устройства с уменьшенной расходимостью лазерного излучения на выходе, получение лазерного излучения, безопасного для глаз, со стабильным и устойчивым резонатором и с плоским волновым фронтом на выходе лазера.
Это достигается тем, что устройство для частотного преобразования лазерного излучения на основе вынужденного комбинационного рассеяния, включающее оптически связанные и размещенные на одной оптической оси источник накачки с активным элементом, снабженным источником боковой накачки, установленным параллельно геометрической оси активного элемента, причем активный элемент просветлен по торцам одновременно на длину волны накачки и длину волны стоксова комбинационного рассеяния и помещен в резонатор лазера, образованный фокусирующим зеркалом и вторым зеркалом, которое выполнено отражающим на длине волны накачки и полупрозрачным для длины волны стоксова излучения, между фокусирующим зеркалом и активным элементом на оптической оси установлен затвор, при этом фокусирующее зеркало выполнено в виде вогнутого зеркала, обращенного вогнутостью к активному элементу, отражающим на длине волны накачки и длине волны стоксова излучения, отличается тем, что второе зеркало выполнено в виде мениска, обращенного вогнутой поверхностью к активному элементу, отражающей на длине волны накачки и полупрозрачной для стоксовой длины волны излучения, при этом выпуклая поверхность мениска просветлена на длину волны накачки и стоксова рассеяния, и, кроме того, радиус вогнутой поверхности фокусирующего зеркала, радиус вогнутой поверхности второго зеркала и фокусное расстояние второго зеркала, выполненного в виде мениска, обращенного вогнутостью к активному элементу, равны между собой.
Кроме того, источник боковой накачки может быть выполнен в виде лампы накачки с осветителем или в виде одной или нескольких лазерных диодных линеек, а активный элемент может быть выполнен из кристалла с внедренными в него ионами редкоземельных элементов или из лазерного стекла с внедренными в него ионами редкоземельных элементов.
На фиг. 1 представлена схема предлагаемого устройства частотного преобразования лазерного излучения;
на фиг. 2 - схема устройства с источником боковой накачки активного элемента, выполненным в виде лампы накачки с осветителем;
на фиг. 3 - схема устройства с источником боковой накачки активного элемента, выполненного в виде двух лазерных диодных линеек.
Устройство для частотного преобразования лазерного излучения на основе вынужденного комбинационного рассеяния содержит оптически связанные источник накачки с активной средой, выполненный в виде активного элемента 1 (фиг. 1), расположенного на оптической оси устройства и снабженного источником боковой накачки, выполненным в виде лампы накачки 2 и осветителя 3, установленных параллельно оптической оси активного элемента 1 и параллельно внешней поверхности осветителя 3. На внешнюю поверхность осветителя 3 нанесено отражающее покрытие, причем активный элемент 1 просветлен по торцам одновременно на длину волны накачки и длину волны стоксова комбинационного рассеяния. На одной оптической оси с активным элементом 1 установлен затвор 4, за которым расположено фокусирующее зеркало 5, выполненное плосковогнутым, обращенным вогнутостью к активному элементу 1. Второе зеркало 6 расположено с другой стороны активного элемента 1, выполнено в виде мениска, обращенного вогнутостью к активному элементу 1 с отражающей поверхностью на длине волны накачки и полупрозрачным для длины волны стоксова излучения. Вогнутая отражающая поверхность второго зеркала 6 - обращена к активному элементу 1 и имеет коэффициент отражения 99,5% на длине волны λ=1,35 мкм, коэффициент отражения 25% на длине волны λ=1,54 мкм, коэффициент отражения 0,5% на длине волны λ=1,064 мкм, а выпуклая поверхность - просветлена с остаточным отражением 0,5% на длинах волн λ=1,064 мкм и λ=1,35 мкм и с остаточным отражением 0,3% на длине волны λ=1,54 мкм. Фокусирующее зеркало 5 и второе зеркало 6 образуют резонатор. Радиус кривизны фокусирующего зеркала 5 резонатора выбирается равным R, а коэффициент отражения вогнутой поверхности фокусирующего зеркала 5-99,5% на длинах волн λ=1,35 мкм и λ=1,54 мкм и с коэффициентом отражения 0,5% на длине волны λ=1,064 мкм. Наружная плоская поверхность фокусирующего зеркала 5 просветлена на длину волны λ=1,064 мкм с остаточным отражением 0,5%. Источник боковой накачки может быть выполнен в виде лампы накачки 7 с осветителем 3 (фиг. 2), причем осветитель 3 может быть выполнен в виде одной или нескольких лазерных диодных линеек 8 (фиг. 3). Активный элемент 1 может быть выполнен в виде кристалла либо из лазерного стекла с внедренными в них ионами редкоземельных элементов. В предложенном устройстве второе зеркало 6 вогнуто-выпуклое с радиусом кривизны, равным фокусному расстоянию второго зеркала, выполненного в виде мениска, обращенного вогнутостью к активному элементу, и поэтому лазерное излучение, выходящее из него, имеет плоский волновой фронт с равным радиусом кривизны вне зависимости от расстояния до лазера
Устройство работает следующим образом. В активном элементе 1, например KGW, легированном ионами Nd3+, возбуждается переход 4F3/2→4I13/2 с помощью боковой подсветки лампой накачки 7 или лазерной диодной линейкой 8. В результате возникает излучение с длиной волны λ=1,35 мкм, которое, выполнив несколько проходов между фокусирующим зеркалом 5 и вторым зеркалом 6 резонатора при открытии затвора 4, мощным световым импульсом возбуждает оптические колебания кристаллической решетки KGW. За счет неупругого взаимодействия фотонов с длиной волны λ=1,35 мкм с оптическими колебаниями кристаллической решетки возникает стоксово излучение с длиной волны λ=1,54 мкм, которое после нескольких проходов между зеркалами 5 и 6 резонатора лазера формируется в узконаправленное когерентное излучение - вынужденное комбинационное рассеяние (ВКР-излучение), которое выходит наружу из резонатора лазера через полупрозрачное вогнуто-выпуклое зеркало 6 с плоским волновым фронтом.
Таким образом, создано стабильное малогабаритное устройство для частотного преобразования лазерного излучения на основе вынужденного комбинационного рассеяния с уменьшенной расходимостью лазерного излучения на выходе, получение лазерного излучения, безопасного для глаз, со стабильным и устойчивым резонатором и с плоским волновым фронтом на выходе.
Claims (5)
1. Устройство для частотного преобразования лазерного излучения на основе вынужденного комбинационного рассеяния, включающее оптически связанные и размещенные на одной оптической оси источник накачки с активным элементом, снабженным источником боковой накачки, установленным параллельно геометрической оси активного элемента, причем активный элемент просветлен по торцам одновременно на длину волны накачки и длину волны стоксова комбинационного рассеяния и помещен в резонатор лазера, образованный фокусирующим зеркалом и вторым зеркалом, выполненным отражающим на длине волны накачки и полупрозрачным для длины волны стоксова излучения, между фокусирующим зеркалом и активным элементом на оптической оси установлен затвор, при этом фокусирующее зеркало выполнено в виде вогнутого зеркала, обращенного вогнутостью к активному элементу, отражающим на длине волны накачки и длине волны стоксова излучения, отличающееся тем, что второе зеркало выполнено в виде мениска, обращенного вогнутой поверхностью к активному элементу, отражающей на длине волны накачки и полупрозрачной для стоксовой длины волны излучения, при этом выпуклая поверхность мениска просветлена на длину волны накачки и стоксова рассеяния, и кроме того, радиус вогнутой поверхности фокусирующего зеркала, радиус вогнутой поверхности второго зеркала и фокусное расстояние второго зеркала, выполненного в виде мениска, обращенного вогнутостью к активному элементу, равны между собой.
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что источник боковой накачки выполнен в виде лампы накачки с осветителем.
3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что источник боковой накачки выполнен в виде одной или нескольких лазерных диодных линеек.
4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что активный элемент выполнен из кристалла с внедренными в него ионами редкоземельных элементов.
5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что активный элемент выполнен из лазерного стекла с внедренными в него ионами редкоземельных элементов.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015131066/28A RU2599918C1 (ru) | 2015-07-28 | 2015-07-28 | Устройство для частотного преобразования лазерного излучения на основе вынужденного комбинационного рассеяния |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015131066/28A RU2599918C1 (ru) | 2015-07-28 | 2015-07-28 | Устройство для частотного преобразования лазерного излучения на основе вынужденного комбинационного рассеяния |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2599918C1 true RU2599918C1 (ru) | 2016-10-20 |
Family
ID=57138533
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015131066/28A RU2599918C1 (ru) | 2015-07-28 | 2015-07-28 | Устройство для частотного преобразования лазерного излучения на основе вынужденного комбинационного рассеяния |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2599918C1 (ru) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5943358A (en) * | 1997-07-09 | 1999-08-24 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Non-confocal unstable laser resonator and outcoupler |
RU2304830C1 (ru) * | 2005-12-21 | 2007-08-20 | Открытое акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева" | Устройство для частотного преобразования лазерного излучения на основе вынужденного комбинационного рассеяния (варианты) |
RU2517792C2 (ru) * | 2012-07-31 | 2014-05-27 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом"-Госкорпорация "Росатом" | Оптическая система формирования лазерного излучения для газового лазера |
-
2015
- 2015-07-28 RU RU2015131066/28A patent/RU2599918C1/ru active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5943358A (en) * | 1997-07-09 | 1999-08-24 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Non-confocal unstable laser resonator and outcoupler |
RU2304830C1 (ru) * | 2005-12-21 | 2007-08-20 | Открытое акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева" | Устройство для частотного преобразования лазерного излучения на основе вынужденного комбинационного рассеяния (варианты) |
RU2517792C2 (ru) * | 2012-07-31 | 2014-05-27 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом"-Госкорпорация "Росатом" | Оптическая система формирования лазерного излучения для газового лазера |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2017108455A (ru) | Rgb-лазерный источник для осветительно-проекционной системы | |
US5359622A (en) | Radial polarization laser resonator | |
CN101859975B (zh) | 双波长可调谐掺铥光纤激光器 | |
TWI474060B (zh) | 超連續光譜產生系統 | |
CN101859974A (zh) | 窄线宽掺铥光纤激光器 | |
CN107658687B (zh) | 同步泵浦的自启动飞秒钛宝石激光振荡器 | |
CN111509552A (zh) | 被动调q固体激光器 | |
US20080310475A1 (en) | Laser device having thermal lens astigmatism compensation devices and methods of use | |
US7974318B2 (en) | Infra-red multi-wavelength laser source | |
RU2599918C1 (ru) | Устройство для частотного преобразования лазерного излучения на основе вынужденного комбинационного рассеяния | |
EP0199793A1 (en) | FULL RAMAN LASER WITH SINGLE MIRROR. | |
RU2683875C1 (ru) | Диодный лазер с внешним резонатором | |
RU2300834C2 (ru) | Непрерывный компактный твердотельный вкр-лазер (варианты) | |
RU2424609C1 (ru) | Устройство для частотного преобразования лазерного излучения на основе вынужденного комбинационного рассеяния | |
RU2304830C1 (ru) | Устройство для частотного преобразования лазерного излучения на основе вынужденного комбинационного рассеяния (варианты) | |
US9172203B2 (en) | Laser system for the marking of metallic and non-metallic materials | |
Gladyshev et al. | 4.4 μm Raman laser based on hydrogen-filled hollow-core silica fiber | |
RU2365006C2 (ru) | Дисковый лазер с модулированной добротностью резонатора (варианты) | |
KR100525566B1 (ko) | 유도 브릴루앙 산란과 2차 라만-스토크스파 발생을 이용한라만 레이저 발진 장치 및 방법 | |
KR19990016397A (ko) | 레이저 파장 변환장치 | |
RU165706U1 (ru) | Твердотельный лазер на основе аксиконового отражателя | |
RU2725639C2 (ru) | Перестраиваемый диодный лазер с внешним резонатором | |
RU2517792C2 (ru) | Оптическая система формирования лазерного излучения для газового лазера | |
RU2635400C1 (ru) | Твердотельный лазер | |
FR2971096A1 (fr) | Cavite laser bifrequences accordable et procede de reglage de la difference de frequences entre une onde ordinaire et une onde extraordinaire d'un laser bifrequences |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
QA4A | Patent open for licensing |
Effective date: 20210430 |