RU2735133C1

RU2735133C1 - Radiation reflection device for solid-state lasers

Info

Publication number: RU2735133C1
Application number: RU2020108541A
Authority: RU
Inventors: Александр Анатольевич Антипов; Алексей Геннадьевич Путилов
Priority date: 2020-02-27
Filing date: 2020-02-27
Publication date: 2020-10-28

Abstract

FIELD: laser engineering.

SUBSTANCE: radiation reflection device for solid-state lasers has a pumping radiation reflector, an active element and pumping lamps placed inside it, and placed in a quantron, comprises focal planes arranged so that all radiation of the pumping source is collected in the region of location of the active element, increasing the power of the generated laser radiation. Reflecting coating consists of silver anodized aluminum of thickness from 0.2 mm to 1.5 mm, which is glued to base of plane-arc reflector of quantron.

EFFECT: technical result consists in providing the possibility of increasing the efficiency of reflection in the visible and near infrared part of the pumping spectrum and in the absence of the need for high-precision mechanical processing of the base of the plane-arc reflector of the quantron.

1 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к квантовой электронике (лазерной технике), а именно к твердотельным лазерам, и может быть использовано в энергетических лазерных установках, лазерной химии, лазерной медицине, металлургии. Устройство отражения представляет собой систему отражающих поверхностей фокусных плоскостей с полостью, в которую помещается источники накачки и активный элемент. Технических результат достигается в правильном отражении излучения от источников накачки таким образом, что центр пересечения всех лучей находится в месте помещения активного элемента, что обеспечивает широкий диапазон мощности генерации со стабильными характеристиками.The invention relates to quantum electronics (laser technology), namely to solid-state lasers, and can be used in power laser installations, laser chemistry, laser medicine, metallurgy. The reflection device is a system of reflecting surfaces of focal planes with a cavity in which the pump sources and the active element are placed. The technical result is achieved in the correct reflection of radiation from the pump sources in such a way that the center of intersection of all beams is located at the location of the active element, which provides a wide range of generation power with stable characteristics.

Известно устройство квантрона с диодной накачкой (Патент №2614079, МПК H01S 3/042), в котором квантрон снабжен отражателями, расположенными на держателях напротив каждого источника оптической накачки, система охлаждения выполнена в виде единого контура для охлаждения активного элемента и источников оптической накачки и снабжена каналами, выполненными в прижимах трубки. Входной, выходной патрубки соединены с каналами корпуса, которые соединяются с каналами прижимов, соединяющимися с коллекторами. Коллекторы соединены с радиальным зазором и с дополнительными каналами прижимов трубки, которые соединены с каналами корпуса, соединяющимися с каналами держателей, коллекторы образованы прижимами трубки и активным элементом.There is a known diode pumped laser head device (Patent No. 2614079, IPC H01S 3/042), in which the laser head is equipped with reflectors located on holders opposite each optical pumping source, the cooling system is made in the form of a single circuit for cooling the active element and optical pumping sources and is equipped with channels made in the tube clamps. The inlet and outlet branch pipes are connected to the body channels, which are connected to the clamp channels, which are connected to the collectors. The collectors are connected with a radial gap and with additional channels of the tube clamps, which are connected to the channels of the body, connected to the channels of the holders, the collectors are formed by the tube clamps and the active element.

Недостатками данной изобретения является то, что неравномерное и неполное заполнение излучением накачки активного элемента может приводить к образованию неоднородных областей возбуждения и возникновению термомеханических напряжений внутри кристалла, что может значительно снизить КПД квантрона и ограничить его мощность.The disadvantages of this invention are that uneven and incomplete filling of the active element by pumping radiation can lead to the formation of inhomogeneous excitation regions and the appearance of thermomechanical stresses inside the crystal, which can significantly reduce the efficiency of the laser head and limit its power.

Известно устройство малогабаритный квантрон с жидкостным охлаждением (Патент №2623709, МПК H01S 3/042), в котором малогабаритный квантрон с жидкостным охлаждением содержит установленные в прямоугольной полости корпуса активный элемент в виде стержня и отражатель, источник оптической накачки, цилиндрическую линзу, пластину из прозрачного для излучения накачки материала, закрепленную рамкой на корпусе напротив источника оптической накачки, и каналы в корпусе. При этом активный элемент зафиксирован прижимами в корпусе, отражатель закреплен к дну полости корпуса, к которому прикреплен держатель, установленный через регулировочную пластину. На держателе размещен источник оптической накачки, в качестве которого используется матрица лазерных диодов, на излучающей части которой размещена цилиндрическая линза, расположенная вдоль активного элемента. На держатель установлены входной, выходной патрубки с каналами, соединенными с каналами держателя, которые соединяются с каналами регулировочной пластины, соединенными с каналами корпуса, которые соединены с полостью корпуса. Между рамкой и корпусом установлены регулировочные элементы. Технический результат заключается в обеспечении возможности повышения эффективности накачки и охлаждения квантрона.Known device is a small-sized laser head with liquid cooling (Patent No. 2623709, IPC H01S 3/042), in which a small-sized laser head with liquid cooling contains an active element in the form of a rod and a reflector, a source of optical pumping, a cylindrical lens, a plate made of transparent for radiation of the pumping of the material, fixed by a frame on the housing opposite the optical pumping source, and channels in the housing. In this case, the active element is fixed by clamps in the body, the reflector is fixed to the bottom of the body cavity, to which the holder is attached, installed through the adjusting plate. The holder houses an optical pumping source, which is a laser diode array, on the emitting part of which a cylindrical lens is placed, located along the active element. The holder is equipped with inlet and outlet nozzles with channels connected to the channels of the holder, which are connected to the channels of the adjusting plate, connected to the channels of the body, which are connected to the cavity of the body. Adjusting elements are installed between the frame and the body. The technical result consists in providing the possibility of increasing the efficiency of pumping and cooling of the laser head.

Основным недостатком данного квантрона является ограничение по габаритам активного элемента и источника оптической накачки. Данный факт приводит к отсутствию наращивания мощности оптической накачки и как следствие отсутствие для возможности наращивания выходной мощности лазерного излучения. В квантроне охлаждение источника оптической накачки и активного элемента осуществляется одновременно, т.е. использование активных элементов, рабочая температура которых отличается от температуры охлаждающей жидкости лазерных диодов, не представляется возможным. Расходящееся излучение накачки, не поглотившееся в активном элементе, попадая на отражатель эллиптической формы, отразится параллельно оси эллипса, что приведет к неэффективному использованию накачки и снижению мощности генерации.The main disadvantage of this laser head is the size limitation of the active element and the optical pump source. This fact leads to the absence of an increase in the optical pumping power and, as a consequence, the absence for the possibility of increasing the output power of laser radiation. In the laser head, the optical pumping source and the active element are cooled simultaneously, i.e. the use of active elements, the operating temperature of which differs from the temperature of the cooling liquid of laser diodes, is not possible. Divergent pump radiation, not absorbed in the active element, falling on an elliptical reflector, will be reflected parallel to the ellipse axis, which will lead to inefficient use of the pump and a decrease in the lasing power.

Известен квантрон твердотельного лазера с термостабилизацией диодной накачки (Патент №2579188, МПК H01S 3/05, H01S 3/042), который содержит размещенные в корпусе в виде многогранника: активный элемент, матрицы лазерных диодов, расположенные вокруг и вдоль активного элемента равномерно, и систему охлаждения, выполненную в виде двух независимых контуров для охлаждения активного элемента и матриц, контур охлаждения активного элемента содержит трубку, охватывающую активный элемент с образованием кольцевого канала шириной 5, и входной, выходной коллекторы, из которых выходят каналы. Квантрон снабжен световодами, расположенными параллельно оси активного элемента, контур охлаждения матриц содержит термоинтерфейс, теплоотводы и элементы термостабилизации, размещенные в теплообменном модуле и теплообменниках. В качестве элементов термостабилизации используются нагреватели и элементы охлаждения. Технический результат заключается в обеспечении возможности упрощения системы охлаждения активного элемента.Known laser head of a solid-state laser with thermal stabilization of diode pumping (Patent No. 2579188, IPC H01S 3/05, H01S 3/042), which contains placed in a housing in the form of a polyhedron: an active element, a matrix of laser diodes located around and along the active element evenly, and a cooling system made in the form of two independent circuits for cooling the active element and matrices, the cooling circuit of the active element contains a tube enclosing the active element with the formation of an annular channel with a width of 5, and inlet, outlet headers from which the channels exit. Kvantron is equipped with light guides located parallel to the axis of the active element, the cooling circuit of the matrices contains a thermal interface, heat sinks and thermal stabilization elements located in the heat exchange module and heat exchangers. Heaters and cooling elements are used as thermal stabilization elements. The technical result consists in providing the possibility of simplifying the cooling system of the active element.

Недостатки данного изобретения является то, что конструкция квантрона и отражателя выполнена таким образом, при котором невозможно использовать активные элементы цилиндрической формы.The disadvantages of this invention are that the design of the laser head and reflector is made in such a way that it is impossible to use cylindrical active elements.

Известен квантрон с диодной накачкой (Патент №2614079, МПК H01S 3/042), который содержит размещенные в корпусе активный элемент в виде стержня, источники оптической накачки, расположенные на держателях равномерно относительно активного элемента, и систему охлаждения, которая содержит трубку, охватывающую активный элемент с образованием радиального зазора, входной, выходной патрубки и коллекторы, каналы в корпусе и держателях. Квантрон снабжен отражателями, расположенными на держателях напротив каждого источника оптической накачки, система охлаждения выполнена в виде единого контура для охлаждения активного элемента и источников оптической накачки и снабжена каналами, выполненными в прижимах трубки. Входной, выходной патрубки соединены с каналами корпуса, которые соединяются с каналами прижимов, соединяющимися с коллекторами. Коллекторы соединены с радиальным зазором и с дополнительными каналами прижимов трубки, которые соединены с каналами корпуса, соединяющимися с каналами держателей, коллекторы образованы прижимами трубки и активным элементом.Known laser head with diode pumping (Patent No. 2614079, IPC H01S 3/042), which contains an active element in the form of a rod located in the housing, sources of optical pumping located on holders evenly relative to the active element, and a cooling system that contains a tube covering the active element with the formation of a radial gap, inlet, outlet pipes and manifolds, channels in the body and holders. Kvantron is equipped with reflectors located on holders opposite each optical pumping source, the cooling system is made in the form of a single circuit for cooling the active element and optical pumping sources and is equipped with channels made in the tube clamps. The inlet and outlet branch pipes are connected to the body channels, which are connected to the clamp channels, which are connected to the collectors. The collectors are connected with a radial gap and with additional channels of the tube clamps, which are connected to the channels of the body, which are connected to the channels of the holders, the collectors are formed by the tube clamps and the active element.

Недостатком данного метода является оптическая схема накачки, т.к. у матрицы лазерных диодов расходимость по медленной и быстрой осям излучения разная и составляет десятки градусов, а наличие цилиндрической линзы между активным элементом и устройствами накачки приводит к сжатию пучка только по одной оси, что ведет к неравномерной засветке активного элемента и потере полезного излучения накачки, а часть излучения накачки, прошедшая через активный элемент и отраженная от отражателей, будет расходиться и не обеспечит полного поглощения в активном элементе за два прохода, т.к. система оптически не замкнута, что приведет к снижению эффективности и созданию не возбужденных зон в объеме активного элемента.The disadvantage of this method is the optical pumping scheme, since For a laser diode array, the divergence along the slow and fast axes of radiation is different and amounts to tens of degrees, and the presence of a cylindrical lens between the active element and the pumping devices leads to compression of the beam along only one axis, which leads to uneven illumination of the active element and loss of useful pump radiation, and part of the pump radiation that has passed through the active element and is reflected from the reflectors will diverge and will not provide complete absorption in the active element in two passes, since the system is not optically closed, which will lead to a decrease in efficiency and the creation of non-excited zones in the volume of the active element.

Излучение, отразившееся от отражателя и повторно не поглотившееся в активном элементе, может повредить лазерные диоды.Radiation reflected from the reflector and not re-absorbed in the active element can damage the laser diodes.

Известно Устройство излучения накачки и способ накачки лазерно-активной среды (Патент США №9331451, МПК H01S 3/091; H01S 3/094; H01S 5/065), в котором устройство излучения накачки, содержит: источник излучения накачки для генерации излучения накачки, средство для стабилизации длины волны источника излучения накачки и активную лазером среду, через которую излучение накачки проходит двунаправленным образом. Устройство излучения накачки также имеет светоотражатель для отражения излучения накачки, которое не поглощается активной от лазера средой обратно к источнику излучения накачки, и элемент, селективный по длине волны, для предотвращения дестабилизации длины волны источника излучения накачки путем фильтрации нежелательных спектральные части излучения накачки, которое не поглощается лазерно-активной средой. Изобретение также относится к связанному способу накачки лазерно-активной среды.A pumping radiation device and a method for pumping a laser-active medium is known (US Patent No. 9331451, IPC H01S 3/091; H01S 3/094; H01S 5/065), in which the pumping radiation device comprises: a pumping radiation source for generating pump radiation, means for stabilizing the wavelength of the pump radiation source; and a laser-active medium through which the pump radiation passes in a bidirectional manner. The pump radiation device also has a reflector for reflecting pump radiation that is not absorbed by the laser-active medium back to the pump radiation source, and a wavelength-selective element to prevent destabilization of the pump radiation source wavelength by filtering out unwanted spectral parts of the pump radiation that is not absorbed by the laser-active medium. The invention also relates to a related method for pumping a laser active medium.

Недостатком данного метода накачки являются требования к материалу активного элемента, что приводит к не универсальности метода. Активные среды с малым сечением перехода и большой длительностью времени жизни верхнего уровня предпочтительнее накачивать световыми импульсами, которые поглощаются за один проход, а представленный подход предпочтительнее использовать с малыми когерентными пучками элементов накачки и крайне малыми площадями засветки для создания непрерывной генерации лазерного излучения. Данным способом невозможно производить оптическую накачку активных элементов в виде стержней и пластин, что не позволит создать мощный стабилизированный лазер.The disadvantage of this pumping method is the requirements for the material of the active element, which leads to the lack of universality of the method. It is preferable to pump active media with a small cross section of the transition and a long lifetime of the upper level by light pulses, which are absorbed in one pass, and the presented approach is preferable to use with small coherent beams of pumping elements and extremely small areas of illumination to create continuous generation of laser radiation. In this way, it is impossible to perform optical pumping of active elements in the form of rods and plates, which will not allow creating a powerful stabilized laser.

Известно твердотельное лазерное устройство с возбуждением рассеянного света и интегрирующей сферой (Патент США №5490161, МПК H01S 3/0915; H01S 3/093; H01S 3/02), в котором твердотельное лазерное устройство с оптическим резонатором, включающим в себя твердотельный лазерный носитель, например, в виде пластинчатого кристалла, импульсная лампа служит источником света возбуждения твердотельного лазерного носителя, и отражатель служит для введения света, генерируемого источником света, в лазерную среду. Отражатель из вспененного кварцевого стекла обладает высокой диффузионной отражательной способностью в широком диапазоне длин волн от инфракрасного до ультрафиолетового. Вспененное кварцевое стекло является предпочтительным также в качестве интегрирующего сферического материала для оптических измерений.Known solid-state laser device with the excitation of scattered light and an integrating sphere (US Patent No. 5490161, IPC H01S 3/0915; H01S 3/093; H01S 3/02), in which a solid-state laser device with an optical resonator, which includes a solid-state laser carrier, for example, in the form of a plate crystal, a flash lamp serves as a source of excitation light for a solid state laser medium, and a reflector serves to introduce light generated by the light source into the laser medium. The foamed silica reflector is highly diffusely reflective in a wide wavelength range from infrared to ultraviolet. Foamed silica glass is also preferred as an integrating spherical material for optical measurements.

Основным недостатком данного изобретения является наличие диффузной отражающей поверхности отражателя, в таком квантроне интенсивность излучения накачки падает с квадратом расстояния между активным элементом и импульсной лампой. Этот факт приводит к снижению накачки активного элемента, как следствие падает уровень излучаемой лазером энергии. При использовании диффузного отражателя в лазерах с непрерывной накачкой необходимо значительно поднимать ее мощность, в отличии от зеркального отражения, где при одинаковых условиях плотность мощности отраженного светового потока элементами накачки значительно выше.The main disadvantage of this invention is the presence of a diffuse reflecting surface of the reflector; in such a laser head, the pump radiation intensity falls with the square of the distance between the active element and the flash lamp. This fact leads to a decrease in the pumping of the active element, as a result, the level of the energy emitted by the laser decreases. When using a diffuse reflector in cw-pumped lasers, it is necessary to significantly increase its power, in contrast to specular reflection, where, under the same conditions, the power density of the reflected light flux by pumping elements is much higher.

Известен Модифицированный эвольвентный отражатель (Патент США №4641315, МПК H01S 3/04; H01S 3/042; H01S 3/0915), в котором описывается лазер включающий в себя отражатель, поперечное сечение которого в плоскости, перпендикулярной оси лазерной лампы-вспышки, определяет модифицированную эвольвенту на основе краевого угла лампы-вспышки.Known Modified involute reflector (US Patent No. 4641315, IPC H01S 3/04; H01S 3/042; H01S 3/0915), which describes a laser including a reflector, the cross section of which in a plane perpendicular to the axis of the laser flash lamp determines modified involute based on the contact angle of the flash lamp.

Эвольвентный отражатель не позволяет фокусировать излучение накачки от ламп в активном элементе. Распространяющееся в сторону активного элемента излучение от ламп накачки будет параллельно оси эвольвенты отражателя, это приведет к снижению эффективности накачки и снижению энергии генерации.The involute reflector does not allow focusing the pump radiation from the lamps in the active element. The radiation propagating towards the active element from the pump lamps will be parallel to the axis of the involute of the reflector, this will lead to a decrease in the pump efficiency and a decrease in the generation energy.

В качестве прототипа выбран патент описывающий устройство квантрона твердотельного лазера (Патент №2091935, МПК H01S 3/02), в котором активные элементы отделены от источника световой накачки фильтрующим ультрафиолетовое излучение покрытием. Покрытие выполнено двухслойным, причем первый слой из диоксида церия толщиной 0,25-1,5 мкм нанесен на прозрачные детали источника световой накачки и/или оптических деталей, входящих в отражатель квантрона и отделяющих источник световой накачки от активной среды. Второй слой выполнен из диоксида кремния толщиной 0,5-1,0 мкм и нанесен на слой из диоксида церия.As a prototype, a patent was chosen describing the device of a solid-state laser headpiece (Patent No. 2091935, IPC H01S 3/02), in which the active elements are separated from the light pumping source by a UV-filtering coating. The coating is made in two layers, with the first layer of cerium dioxide 0.25-1.5 μm thick applied to transparent parts of the light pumping source and / or optical parts included in the laser head reflector and separating the light pumping source from the active medium. The second layer is made of silicon dioxide with a thickness of 0.5-1.0 microns and applied to a layer of cerium dioxide.

Недостатками данного изобретения является наличие покрытия фильтрующего УФ излучение на отражателе, т.к. происходит его непосредственный контакт с охлаждающей жидкости, который во время работы приведет к смыванию фильтрующего покрытия. В момент накачки лампами активного элемента, под воздействием прошедшего УФ излучения, произойдет потеря мощности излучения лазера за счет деградации активного элемента. Составной отражатель может быть выполнен только из материалов прозрачных для излучения накачки, что в свою очередь усложняет механическую обработку составных частей квантрона и ухудшает надежность квантрона. Геометрическая форма составного отражателя в виде крута или эллипса не позволяет максимально эффективно доставить излучение накачки в активный элемент из-за наличия областей расположенных за лампами в плоскости обратной активному элементу. Это приводит к снижению эффективности генерации лазера.The disadvantages of this invention is the presence of a coating filtering UV radiation on the reflector, because it comes into direct contact with the coolant, which, during operation, will wash off the filter coating. At the moment of pumping the active element by the lamps, under the influence of the transmitted UV radiation, the laser radiation power will be lost due to the degradation of the active element. The composite reflector can only be made of materials that are transparent for pumping radiation, which in turn complicates the machining of the components of the laser head and degrades the reliability of the laser head. The geometric shape of the composite reflector in the form of a steep or ellipse does not allow for the most efficient delivery of pump radiation to the active element due to the presence of regions located behind the lamps in the plane opposite to the active element. This leads to a decrease in the efficiency of the laser generation.

Технической задачей изобретения является повышение эффективного поглощения отраженного излучения накачки от фокусных плоскостей отражателя активным элементом.The technical objective of the invention is to improve the effective absorption of the reflected pump radiation from the focal planes of the reflector by the active element.

Технический результат изобретения - увеличение мощности генерируемого лазерного излучения вследствие эффективного поглощения отраженного излучения накачки от фокусных плоскостей отражателя активным элементом.The technical result of the invention is an increase in the power of the generated laser radiation due to the effective absorption of the reflected pump radiation from the focal planes of the reflector by the active element.

Технический результат достигается тем, что устройство отражения излучения для твердотельных лазеров содержит фокусные плоскости, размещенные таким образом, что все излучение источника накачки собирается в области нахождения активного элемента, увеличивая мощность генерируемого лазерного излучения, причем отражающее покрытие состоит из анодированного серебром алюминия толщиной от 0.2 мм до 1.5 мм, которое приклеено на основу плоскостно-дугового отражателя квантрона.The technical result is achieved by the fact that the device for reflection of radiation for solid-state lasers contains focal planes arranged in such a way that all the radiation of the pumping source is collected in the area of the active element, increasing the power of the generated laser radiation, and the reflective coating consists of anodized silver aluminum with a thickness of 0.2 mm up to 1.5 mm, which is glued to the base of the plane-arc reflector of the laser head.

Данное устройство обеспечивает высокоэффективное отражение в видимой и ближней инфракрасной части спектра накачки и не требует высокоточной механической обработки основы плоскостно-дугового отражателя квантрона.This device provides highly efficient reflection in the visible and near infrared parts of the pumping spectrum and does not require high-precision machining of the base of the plane-arc laser head reflector.

Изобретение поясняется представленными фигурами:The invention is illustrated by the presented figures:

фиг. 1 - принципиальная схема квантрона с обозначением основных элементов: 1 - трубка из кварцевого стекла, 2 - дуговые поверхности отражателя, 3 - плоскостно-дуговой отражатель, 4 - отражающая слой из анодированного серебром алюминия, 5 - трубка из кварца легированного желтого, 6 - активный элемент, 7 - плоские отражающие поверхности, 8 - лампы накачки;fig. 1 - schematic diagram of a laser head with the designation of the main elements: 1 - quartz glass tube, 2 - arched reflector surfaces, 3 - plane-arc reflector, 4 - reflective layer of silver-anodized aluminum, 5 - doped yellow quartz tube, 6 - active element, 7 - flat reflective surfaces, 8 - pump lamps;

фиг. 2 - принципиальная схема хода лучей от ламп накачки к активному элементы от плоской поверхности;fig. 2 is a schematic diagram of the path of rays from the pump lamps to the active elements from a flat surface;

фиг. 3 - принципиальная схема хода лучей от ламп накачки к активному элементы от дуговой отражающей поверхности;fig. 3 is a schematic diagram of the path of rays from the pump lamps to the active elements from the arched reflective surface;

фиг. 4 - принципиальная схема хода лучей от ламп накачки к активному элементы в прямом падении.fig. 4 is a schematic diagram of the path of rays from the pump lamps to the active elements in direct incidence.

Лампы накачки 8 помещены в трубки 1 из кварцевого стекла для обеспечения протока охлаждающей жидкости. Активный элемент 6 помещается в трубки 5 из цветного кварца марки КЛЖ-3 или КЛЖ-7 с толщиной 2-3 мм, что позволяет не только обеспечить проток охлаждающей жидкости по поверхности активного элемента, для его термостабилизации, но и обеспечит эффективную фильтрацию УФ спектра излучения накачки. В качестве материала основы для плоскостно-сферического отражателя 3 применяется алюминий, медь или нержавеющая сталь на поверхность которого клеится отражающий слой 4,7 из анодированного серебром алюминия. Данный факт снизит стоимость и сроки изготовления отражателя, т.к. не требуется высокоточная механическая обработка основы из металла, по сравнению с зеркальными кварцевыми или диффузными отражателями. Высокоэффективное отражение в видимой и ближней инфракрасной части спектра накачки обеспечивается слоем из анодированного серебром алюминия.Pump lamps 8 are placed in quartz glass tubes 1 to ensure the coolant flow. The active element 6 is placed in tubes 5 made of colored quartz grade KLZh-3 or KLZh-7 with a thickness of 2-3 mm, which allows not only to provide a coolant flow along the surface of the active element, for its thermal stabilization, but also to provide effective filtration of the UV radiation spectrum pumping. As the base material for the plane-spherical reflector 3, aluminum, copper or stainless steel is used, on the surface of which a 4.7 reflective layer of silver-anodized aluminum is glued. This fact will reduce the cost and production time of the reflector, since no high-precision machining of the metal base is required, compared to mirrored quartz or diffuse reflectors. Highly efficient reflection in the visible and near infrared pumping spectrum is provided by a layer of silver anodized aluminum.

Устройство работает следующим образом. При подачи рабочего импульса с заданной амплитудой тока и уровнем напряжения на лампы накачки 8 (фиг. 1) возникает излучение накачки, проходящее сквозь трубку из кварцевого стекла 1 и охлаждающую жидкость. Незначительная часть излучения накачки поглощается при прохождении через охлаждающую жидкость и кварцевую трубку. Излучение накачки от лампы распространяется с равномерной интенсивностью в поперечном направлении. Часть излучения не поглотившаяся в активном элементе 6 в прямом падении (фиг. 3) отражается от плоской отражающей поверхности 7 (фиг. 1) падает на плоскостно-дуговой отражатель 3 и фокусируется в области активного элемента (фиг. 2). Излучение, падающее непосредственно на плоскостно-дуговой отражатель фокусируется в активном элементе (фиг. 3). Часть энергии накачки теряется при переотражении излучения от плоской отражающей поверхности и плоскостно-дугового отражателя. Термостабилизация активного элемента и охлаждение ламп накачки происходит с помощью прокачки охлаждающей жидкости по внутреннему объему трубок из кварцевого стекла и трубки из кварца легированного желтого 5 (фиг. 1).The device works as follows. When a working pulse with a given current amplitude and voltage level is applied to the pump lamps 8 (Fig. 1), pump radiation arises, passing through the quartz glass tube 1 and the cooling liquid. An insignificant part of the pump radiation is absorbed when passing through the coolant and the quartz tube. The pump radiation from the lamp propagates with a uniform intensity in the transverse direction. Part of the radiation not absorbed in the active element 6 in direct incidence (Fig. 3) is reflected from the flat reflecting surface 7 (Fig. 1) falls on the plane-arc reflector 3 and is focused in the region of the active element (Fig. 2). Radiation incident directly on the plane-arc reflector is focused in the active element (Fig. 3). Some of the pump energy is lost when radiation is re-reflected from a flat reflecting surface and a plane-arc reflector. Thermal stabilization of the active element and cooling of the pumping lamps occurs by pumping a coolant through the inner volume of quartz glass tubes and a tube of yellow doped quartz 5 (Fig. 1).

Заявленное изобретение основано на проведенных исследовательских работах по использованию отражателей различных конфигураций и расчетах сделанных в специальном программном обеспечении.The claimed invention is based on research carried out on the use of reflectors of various configurations and calculations made in special software.

Особенность данного изобретения заключается в том, что отражатель является плоскостно-сферическим, может масштабироваться и применяться в стандартных квантронах с разными геометрическими размерами стержневых активных элементов. Такое решение приводит не только к унификации готовых изделий, но и к увеличению мощности генерируемого лазерного излучения за счет более эффективного отражения излучения накачки в активный элемент.The peculiarity of this invention is that the reflector is plane-spherical, can be scaled and used in standard laser heads with different geometric dimensions of rod active elements. This solution leads not only to the unification of finished products, but also to an increase in the power of the generated laser radiation due to a more efficient reflection of the pump radiation into the active element.

Claims

A radiation reflection device for solid-state lasers, containing a pump radiation reflector with an active element and pump lamps placed inside it and placed in a laser head, characterized in that it contains focal planes arranged in such a way that all the radiation from the pumping source is collected in the region where the active element is located, increasing the power of the generated laser radiation, and the reflective coating consists of silver-anodized aluminum with a thickness of 0.2 mm to 1.5 mm, which is glued to the base of the plane-arc reflector of the laser head.