RU2636260C1 - Твердотельный лазер с модуляцией добротности - Google Patents

Твердотельный лазер с модуляцией добротности Download PDF

Info

Publication number
RU2636260C1
RU2636260C1 RU2016125203A RU2016125203A RU2636260C1 RU 2636260 C1 RU2636260 C1 RU 2636260C1 RU 2016125203 A RU2016125203 A RU 2016125203A RU 2016125203 A RU2016125203 A RU 2016125203A RU 2636260 C1 RU2636260 C1 RU 2636260C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
active element
laser
radiation
resonator
mirrors
Prior art date
Application number
RU2016125203A
Other languages
English (en)
Inventor
Владимир Николаевич Быков
Валерий Григорьевич Вильнер
Владимир Георгиевич Волобуев
Владислав Андреевич Прядеин
Андрей Георгиевич Садовой
Original Assignee
Акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Полюс" им. М.Ф. Стельмаха"
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 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Полюс" им. М.Ф. Стельмаха" filed Critical Акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Полюс" им. М.Ф. Стельмаха"
Priority to RU2016125203A priority Critical patent/RU2636260C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2636260C1 publication Critical patent/RU2636260C1/ru

Links

Images

Landscapes

  • Lasers (AREA)

Abstract

Изобретение относится к лазерной технике. Твердотельный лазер с модуляцией добротности содержит источник излучения накачки в виде лазерной диодной матрицы, активный элемент, первое и второе зеркала резонатора, а также электрооптический элемент и поляризатор, активный элемент выполнен в виде стержня, оба торца которого скошены так, что угол между нормалью к каждому торцу и осью активного элемента превышает предельный угол полного внутреннего отражения, боковая поверхность стержня, противоположная каждому скошенному торцу, выполнена в виде окна, прозрачного для лазерного излучения, источник накачки установлен таким образом, чтобы излучение накачки проникало через скошенный торец в активный элемент на максимальную глубину, а зеркала резонатора установлены напротив окон в активном элементе так, чтобы оптические оси зеркал были совмещены с оптической осью активного элемента, причем поверхность второго торца активного элемента повернута вокруг оптической оси резонатора на 90 градусов относительно поверхности первого торца. Технический результат заключается в обеспечении возможности повышения энергии выходного излучения лазера и улучшения его временных и пространственных характеристик. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Description

Изобретение относится к лазерной технике, а именно к импульсным твердотельным лазерам с диодной накачкой.
Известны твердотельные лазеры, содержащие активный элемент с резонатором и лампу накачки [1, с. 60]. Преобразование излучения лампы в лазерное излучение недостаточно эффективно из-за неоптимального согласования спектра излучения лампы со спектром поглощения активного элемента и из-за несовпадения процесса горения лампы с кинетикой поглощения-излучения активного элемента.
Эти недостатки устранены в лазерах с диодной накачкой. Лазерные диодные решетки и матрицы, применяемые для накачки твердотельных лазеров,+
обладают по сравнению с лампами более высоким кпд, оптимальным для накачки спектром излучения и управляемыми параметрами импульса накачки. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является твердотельный лазер, описанный в [2]. Этот твердотельный лазер содержит последовательно установленные источник излучения накачки в виде лазерной диодной матрицы, первое зеркало резонатора, активный элемент, поляризатор, электрооптический затвор и второе зеркало резонатора.
Необходимость использования первого зеркала одновременно как элемента резонатора лазера и входного окна для излучения накачки усложняет конструкцию зеркала и ухудшает его характеристики по каждому из указанных назначений. В результате снижается выходная энергия излучения лазера и затрудняется управление временными и пространственными характеристиками лазерного излучения путем изменения геометрии резонатора, т.к. одно из зеркал привязано к торцу активного элемента. Кроме того, данное решение вынуждает использовать короткие активные элементы, поскольку при торцевой накачке излучение накачки затухает по мере проникновения в активный элемент, и при большой длине активного элемента накачка становится неэффективной.
Задачей изобретения является повышение энергии выходного излучения лазера и улучшение его временных и пространственных характеристик.
Поставленная задача решается за счет того, что в известном твердотельном лазере с модуляцией добротности, содержащем источник излучения накачки в виде лазерной диодной матрицы, активный элемент, первое и второе зеркала резонатора, а также электрооптический элемент и поляризатор, активный элемент выполнен в виде стержня, оба торца которого скошены так, что угол между нормалью к каждому торцу и осью активного элемента превышает предельный угол полного внутреннего отражения, боковая поверхность стержня, противоположная каждому скошенному торцу, выполнена в виде окна, прозрачного для лазерного излучения, источник накачки установлен таким образом, чтобы излучение накачки проникало через скошенный торец в активный элемент на максимальную глубину, а зеркала резонатора установлены напротив окон в активном элементе так, чтобы оптические оси зеркал были совмещены с оптической осью активного элемента, причем поверхность второго торца активного элемента повернута вокруг оптической оси резонатора на 90 градусов относительно поверхности первого торца.
Может быть введен второй источник накачки, установленный у второго торца активного элемента.
На фиг. 1 представлена схема лазера.
Активный элемент 1 установлен в резонатор, образуемый глухим зеркалом 2 и полупрозрачным зеркалом 3. Оптическая ось резонатора проходит через активный элемент 1, торцы которого являются зеркалами полного внутреннего отражения и изламывают оптическую ось резонатора под прямым углом к оси активного элемента и под углом 90 градусов вокруг этой оси. Источники накачки 4 и 5 установлены у противоположных торцов активного элемента 1 так, чтобы их излучение проникало в активный элемент через его торцы и не выходило наружу через боковые поверхности активного элемента. Внутри резонатора установлен электрооптический модулятор добротности (1, с. 154), состоящий из электрооптического элемента 6 и поляризатора 7.
Устройство работает следующим образом.
При засветке внутреннего объема активного элемента 1 излучением источников накачки 4 и 5 происходит возбуждение активного вещества [1, с. 59]. При этом электрооптический затвор вносит потери, при которых добротность резонатора низка, и лазерная генерация невозможна. При подаче управляющего напряжения на электрооптический элемент добротность резонатора становится максимальной, обеспечивая условие развития лазерной генерации. Деполяризация лазерного пучка при полном внутреннем отражении на первом торце активного элемента 1 [3, с. 439] компенсируется деполяризацией при отражении от второго торца активного элемента благодаря тому, что второй торец повернут относительно первого на угол 90 градусов. Тем самым состояние поляризации лазерного излучения соответствует направлению поляризации электрооптического модулятора добротности при каждом проходе излучения внутри резонатора 2, 3, что удовлетворяет условию развития гигантского импульса лазерного излучения, в котором высвобождается энергия накачки, запасенная в активном веществе.
Предлагаемый твердотельный лазер имеет следующие преимущества по сравнению с известными твердотельными лазерами.
- Благодаря торцевой схеме накачки повышается КПД накачки.
- Накачка с противоположных торцов активного элемента повышает однородность возбуждения активной примеси и энергию выходного излучения.
- Разделение канала накачки и резонатора позволяет управлять диаграммой направленности лазерного излучения путем подбора кривизны зеркал и длины резонатора.
- Предложенная конфигурация торцов активного элемента обеспечивает сохранение линейной поляризации в процессе развития лазерного процесса при использовании электрооптической модуляции добротности.
- Возможность введения электрооптического модулятора добротности позволяет обеспечить минимальную длительность гигантского импульса.
Указанные преимущества обеспечивают решение поставленной задачи: повышение энергии выходного излучения лазера и улучшение его временных и пространственных характеристик.
Данный вывод подтвержден положительными результатами изготовления и испытаний макетного образца лазера. После корректировки документации по результатам испытаний лазер будет запущен в производство.
Источники информации
1. Справочник по лазерной технике. Киев, «Технiка», 1978 г. - С. 288.
2. LASER-DIODE ARRAYS: Multicolor uncooled diode array efficiently pumps Nd:YAG laser. LaserFocusWorld. 08/01/2007 - прототип.
3. Ландсберг Г.С. Оптика. Учебное пособие. М., Физматлит, 2003 г. - С. 439.

Claims (2)

1. Твердотельный лазер с модуляцией добротности, содержащий источник излучения накачки в виде лазерной диодной матрицы, активный элемент, первое и второе зеркала резонатора, а также электрооптический элемент и поляризатор, отличающийся тем, что активный элемент выполнен в виде стержня, оба торца которого скошены так, что угол между нормалью к каждому торцу и осью активного элемента превышает предельный угол полного внутреннего отражения, боковая поверхность стержня, противоположная каждому скошенному торцу, выполнена в виде окна, прозрачного для лазерного излучения, источник накачки установлен таким образом, чтобы излучение накачки проникало через скошенный торец в активный элемент на максимальную глубину, а зеркала резонатора установлены напротив окон в активном элементе так, чтобы оптические оси зеркал были совмещены с оптической осью активного элемента, причем поверхность второго торца активного элемента повернута вокруг оптической оси резонатора на 90 градусов относительно поверхности первого торца.
2. Твердотельный лазер по п. 1, отличающийся тем, что введен второй источник накачки, установленный у второго торца активного элемента.
RU2016125203A 2016-06-24 2016-06-24 Твердотельный лазер с модуляцией добротности RU2636260C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016125203A RU2636260C1 (ru) 2016-06-24 2016-06-24 Твердотельный лазер с модуляцией добротности

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016125203A RU2636260C1 (ru) 2016-06-24 2016-06-24 Твердотельный лазер с модуляцией добротности

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2636260C1 true RU2636260C1 (ru) 2017-11-21

Family

ID=63853118

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016125203A RU2636260C1 (ru) 2016-06-24 2016-06-24 Твердотельный лазер с модуляцией добротности

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2636260C1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2749346C1 (ru) * 2018-03-07 2021-06-08 Александр Викторович Тихов Офтальмохирургическая рефракционная твердотельная лазерная система

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5432811A (en) * 1993-03-04 1995-07-11 Tecnal Products, Inc. Laser rod with polyhedron shaped ends
US20050111510A1 (en) * 2003-11-21 2005-05-26 Tsinghua University Corner-pumping method and gain module for solid state slab laser
WO2005114800A1 (en) * 2004-05-07 2005-12-01 Northrop Grumman Corporation Zig-zag laser amplifier with polarization controlled reflectors
RU2269848C1 (ru) * 2005-04-14 2006-02-10 Закрытое акционерное общество "Научное и технологическое оборудование" Твердотельный лазер с зигзагообразным ходом лучей

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5432811A (en) * 1993-03-04 1995-07-11 Tecnal Products, Inc. Laser rod with polyhedron shaped ends
US20050111510A1 (en) * 2003-11-21 2005-05-26 Tsinghua University Corner-pumping method and gain module for solid state slab laser
WO2005114800A1 (en) * 2004-05-07 2005-12-01 Northrop Grumman Corporation Zig-zag laser amplifier with polarization controlled reflectors
RU2269848C1 (ru) * 2005-04-14 2006-02-10 Закрытое акционерное общество "Научное и технологическое оборудование" Твердотельный лазер с зигзагообразным ходом лучей

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2749346C1 (ru) * 2018-03-07 2021-06-08 Александр Викторович Тихов Офтальмохирургическая рефракционная твердотельная лазерная система

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Denisov et al. Co 2+: LiGa 5 O 8 saturable absorber passive Q switch for 1.34 μm Nd 3+: YAlO 3 and 1.54 μm Er 3+: glass lasers
US8964799B2 (en) Q-switching-induced gain-switched erbium pulse laser system
US5557624A (en) Laser system using U-doped crystal Q-switch
RU2636260C1 (ru) Твердотельный лазер с модуляцией добротности
Młyńczak et al. Pulse generation at 1.5-μm wavelength in new EAT14 glasses doped with Er 3+ and Yb 3+ ions
Inochkin et al. A compact Er: YLF laser with a passive Fe 2+: ZnSe shutter
US5832008A (en) Eyesafe laser system using transition metal-doped group II-VI semiconductor as a passive saturable absorber Q-switch
Maleki et al. 57ámJ with 10áns passively Q-switched diode pumped Nd: YAG laser using Cr 4+: YAG crystal
Basiev et al. Lasing properties of selectively pumped Raman-active Nd3+-doped molybdate and tungstate crystals
RU142316U1 (ru) Импульсный твердотельный лазер
RU2593819C1 (ru) Инфракрасный твердотельный лазер
US20070237190A1 (en) High-power Er: YAG laser
CN108767639B (zh) 一种可输出单纵模激光束的激光器及其出光控制方法
Skórczakowski et al. 30 mJ, TEM 00, high repetition rate, mechanically Q-switched Er: YAG laser operating at 2940 nm
US20110216801A1 (en) Process for emission of pulsed laser radiation and associated laser source
RU2635400C1 (ru) Твердотельный лазер
RU2629685C1 (ru) Импульсный твердотельный лазер
Huang et al. Observation of repetition rate locking in an orthogonally-polarized dual-wavelength passively Q-switched hybrid Nd: YVO4/Nd: YLF laser
RU2623810C1 (ru) Лазер
US10153609B2 (en) GaN pumped ruby laser
Bezotosnyi et al. Dual-wavelength generation at the transverse mode locking in a diode-end-pumped passively Q-switched Nd: YLF/Cr 4+: YAG laser
RU2726915C1 (ru) Способ нелинейного внутрирезонаторного преобразования длины волны в лазере с продольной накачкой
Pavel et al. All-poly-crystalline ceramics Nd: YAG/Cr 4+: YAG monolithic micro-lasers with multiple-beam output
Šulc et al. Influence of V: YAG saturable absorber orientation on linearly polarized laser Q-switching
Ma et al. Passively Q-switched 1.32-μm Nd: YAG laser with a V: YAG saturable absorber