RU192817U1 - Импульсный твердотельный лазер с усилителем - Google Patents
Импульсный твердотельный лазер с усилителем Download PDFInfo
- Publication number
- RU192817U1 RU192817U1 RU2019114757U RU2019114757U RU192817U1 RU 192817 U1 RU192817 U1 RU 192817U1 RU 2019114757 U RU2019114757 U RU 2019114757U RU 2019114757 U RU2019114757 U RU 2019114757U RU 192817 U1 RU192817 U1 RU 192817U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- radiation
- active element
- optically isotropic
- laser
- plate
- Prior art date
Links
- 239000007787 solid Substances 0.000 title description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 35
- 206010011878 Deafness Diseases 0.000 claims abstract description 5
- 230000010287 polarization Effects 0.000 claims abstract description 5
- 230000007774 longterm Effects 0.000 abstract description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 4
- 229910013641 LiNbO 3 Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 2
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 2
- BHOTZHLVAUACCY-LOUZWEESSA-N (2r,3s,4s,5r,6r)-2-(2-hydroxyethyl)-6-[(2r,3r,4s,5s,6r)-3,4,5-trihydroxy-6-(2-hydroxyethyl)oxan-2-yl]oxyoxane-3,4,5-triol Chemical compound O[C@@H]1[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CCO)O[C@@H]1O[C@@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CCO)O1 BHOTZHLVAUACCY-LOUZWEESSA-N 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
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
- H01S3/06—Construction or shape of active medium
- H01S3/07—Construction or shape of active medium consisting of a plurality of parts, e.g. segments
-
- 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
- H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
- H01S3/106—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling devices placed within the cavity
- H01S3/107—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling devices placed within the cavity using electro-optic devices, e.g. exhibiting Pockels or Kerr effect
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Lasers (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к лазерной технике. Импульсный твердотельный лазер содержит последовательно расположенные по ходу излучения от глухого зеркала к частично прозрачному электрооптический элемент, пластину-поляризатор, оптически изотропный активный элемент, 90-градусный вращатель плоскости поляризации излучения, пластину-поляризатор и поворотные зеркала. В качестве активного элемента установлен оптически изотропный активный элемент с частично полированной боковой поверхностью. За частично прозрачным зеркалом по ходу излучения установлены последовательно расположенные пластина-поляризатор, оптически изотропный активный элемент с матированной боковой поверхностью, вторая пластина-поляризатор. Вне оси распространения лазерного излучения установлены два глухих зеркала и четвертьволновая пластина. Технический результат заключается в обеспечении возможности повышения энергии моноимпульсов излучения с сохранением высокой кратковременной и долговременной стабильности энергии моноимпульсов излучения. 1 ил.
Description
Полезная модель относится к лазерной технике, в частности к твердотельным импульсным лазерам.
Импульсные твердотельные лазеры с модуляцией добротности резонатора, как генераторы мощных импульсов излучения (моноимпульсов) в наносекундном диапазоне длительностей импульсов, широко применяются в научно-прикладных исследованиях, в медицинских аппаратах, в системах экологического мониторинга окружающей среды, в технологических и метрологических установках. В качестве лазеров ИК спектрального диапазона часто используются лазеры на кристаллах, содержащих ионы Nd3+ (АИГ:Nd, ГСГГ:Cr, Nd, ИСГГ:Cr, Nd и т.д.). Для модуляции добротности резонатора используются затворы на основе электрооптических элементов из кристаллов DKDP, LiNbO3, RTP, KTP.
Известен твердотельный лазер, работающий в импульсно-периодическом режиме, содержащий резонатор, образованный частично прозрачным и глухим зеркалами, внутри которого установлены активный элемент, поляризатор и электрооптический элемент [1]. Пространственная структура многомодового излучения данного лазера в режиме модуляции добротности резонатора является неоднородной, что снижает КПД лазера и эффективность процессов преобразования в другие спектральные диапазоны методами нелинейной оптики. Более того, в метрологических установках требуется повышенная стабильность энергии моноимпульсов излучения, как кратковременная (от импульса к импульсу), так и долговременная.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели является импульсный твердотельный лазер с резонатором, содержащим последовательно расположенные по ходу излучения от глухого зеркала к частично прозрачному электрооптический элемент, пластину-поляризатор, оптически изотропный активный элемент, 90-градусный вращатель плоскости поляризации излучения, пластину-поляризатор и поворотные зеркала, обеспечивающие второй проход активного элемента излучением [2]. В этом лазере активный элемент из АИГ:Nd3+ выполнен в форме цилиндра с полированной боковой поверхностью, что приводит к насыщению энергетической характеристики лазера при больших энергиях импульсов накачки за счет генерации внутренних мод в активном элементе, и, следовательно, к повышению стабильности энергии моноимпульсов лазерного излучения. При этом пространственная структура излучения становится существенно более однородной.
В то же время к метрологическим лазерам часто предъявляются требования генерировать моноимпульсы излучения с повышенной энергией.
Задачей предлагаемой полезной модели является повышение энергии моноимпульсов излучения лазера с сохранением высокой кратковременной и долговременной стабильности энергии моноимпульсов излучения.
Поставленная задача решается за счет того, что в импульсном твердотельном лазере с резонатором, содержащим последовательно расположенные по ходу излучения от глухого зеркала к частично прозрачному электрооптический элемент, пластину-поляризатор, оптически изотропный активный элемент, 90-градусный вращатель плоскости поляризации излучения, пластину-поляризатор и поворотные зеркала, обеспечивающие второй проход активного элемента излучением, оптически изотропный активный цилиндрический элемент выполнен с частично полированной боковой поверхностью, дополнительно за частично прозрачным зеркалом по ходу излучения установлены пластина-поляризатор, оптически изотропный активный элемент с матированной боковой поверхностью, вторая пластина-поляризатор, а вне оси распространения лазерного излучения установлены два глухих зеркала и четвертьволновая пластина.
Применение в импульсном лазере с частично закольцованном резонатором оптически изотропного элемента с частично полированной боковой поверхностью позволяет увеличить порог генерации внутренних мод в объеме активного элемента и, следовательно, увеличить уровень энергии моноимпульсов излучения в области насыщения энергетической характеристики лазера. При прохождении расположенного вне резонатора второго такого же оптически изотропного активного элемента, играющего роль усилителя, энергия возрастает в соответствии с уровнем инверсной населенности в активном элементе, который стабилизируется при возникновении свободной генерации в дополнительном резонаторе, образованном двумя глухими зеркалами и пластинами-поляризаторами.
Порог свободной генерации, который регулируется азимутальной ориентацией четвертьволновой пластины, определяет уровень инверсной населенности в активном элементе усилителя и, в конечном счете, уровень выходной энергии предлагаемого лазера с усилителем.
На чертеже представлена оптическая схема устройства.
Резонатор лазера образован глухим зеркалом 1 и частично прозрачным зеркалом 2, между которыми расположены последовательно по ходу излучения электрооптический элемент 3, пластина-поляризатор 4, оптически изотропный активный элемент цилиндрической формы с частично полированной боковой поверхностью 5, 90-градусный вращатель плоскости поляризации излучения из оптически активного кварца 6, пластина-поляризатор 7, поворотные зеркала 8 и 9, обеспечивающие второй проход активного элемента излучением. За частично прозрачным зеркалом 2 по ходу моноимпульсного излучения расположены пластина-поляризатор 10, оптически изотропный цилиндрический активный элемент с матированной боковой поверхностью 11, пластина-поляризатор 12. Глухие зеркала 13, 14 вместе с четвертьволновой пластиной 15 и пластинами-поляризаторами 10 и 12 образуют резонатор, в котором возникает излучение свободной генерации, выходящее через пластину-поляризатор 10.
В качестве активных элементов 5 и 11 могут быть использованы элементы из оптически изотропных гранатов АИГ:Nd, ГСГГ:Cr, Nd, ИСГГ:Cr, Nd и др. В качестве электрооптического элемента 3 могут быть использованы элементы из кристаллов DKDP, LiNbO3, RTP, КТР.
Предлагаемый лазер с усилителем работает следующим образом. В импульсно-периодическом режиме за время каждого импульса накачки при «закрытом» электрооптическом затворе, который сформирован зеркалом 1, элементом 3 и пластиной-поляризатором 4, происходит накопление инверсной населенности или рост коэффициента усиления в активном элементе 5. Когда коэффициент усиления достигает порога внутренних мод в периферийной части активного элемента, возникает генерация этих мод, интенсивность которых продолжает расти с повышением энергии импульсов накачки, что приводит к насыщению коэффициента усиления в центральной части активного элемента за счет увеличения интенсивности рассеянного в объеме и отраженного от матированных участков боковой поверхности активного элемента излучения внутренних мод. В результате в активном элементе формируется распределение коэффициента усиления по поперечному сечению активного элемента к моменту окончания генерации внутренних мод, слабо зависящее от уровня энергии импульсов накачки.
Чем меньше площадь полированной боковой поверхности и больше площадь матированной боковой поверхности, тем выше порог генерации внутренних мод и, следовательно, тем выше уровень насыщения коэффициента усиления, а также уровень стабилизации энергии моноимпульсов излучения лазера. При синхронной накачке элементов 5 и 11 в активном элементе 11 уровень насыщения инверсной населенности (или коэффициента усиления) стабилизируется при превышении порога свободной генерации (путем увеличения энергии импульсов накачки активного элемента 11) в резонаторе, образованным глухими зеркалами 13, 14 и пластинами-поляризаторами 10, 12. При изменении азимутальной ориентации четвертьволновой пластины 15 изменяется порог свободной генерации, а, следовательно, уровень насыщения коэффициента усиления, а также уровень энергии моноимпульсов излучения, выходящего из устройства, который уже не зависит от энергии импульсов накачки активного элемента 11. При этом излучение свободной генерации выходит из дополнительного резонатора через пластину-поляризатор 10.
Повышение энергии моноимпульсов излучения в предлагаемом устройстве происходит на выходе лазера (за счет частичной полировки боковой поверхности активного элемента) и на выходе устройства (за счет усилителя со стабилизированным коэффициентом усиления).
Таким образом, предложенный импульсный твердотельный лазер с усилителем позволяет повысить энергию моноимпульсов излучения лазера с сохранением высокой кратковременной и долговременной стабильности энергии моноимпульсов излучения.
Источник информации:
1. Г.М. Зверев, Ю.Д. Голяев. Лазеры на кристаллах и их применение. М. «Радио и связь», «Рикел», 1994, с. 227.
2. А.А. Бульбин, Е.А. Исаева, А.И. Ляшенко. Импульсный твердотельный лазер. Патент РФ на полезную модель №141513 от 29.01.2014.
Claims (1)
- Импульсный твердотельный лазер с резонатором, содержащим последовательно расположенные по ходу излучения от глухого зеркала к частично прозрачному электрооптический элемент, пластину-поляризатор, оптически изотропный активный элемент, 90-градусный вращатель плоскости поляризации излучения, пластину-поляризатор и поворотные зеркала, обеспечивающие второй проход активного элемента излучением, отличающийся тем, что в качестве активного элемента установлен оптически изотропный активный элемент с частично полированной боковой поверхностью, дополнительно за частично прозрачным зеркалом по ходу излучения, линейно поляризованному в горизонтальной плоскости, установлены последовательно расположенные пластина-поляризатор, оптически изотропный активный элемент с матированной боковой поверхностью, вторая пластина-поляризатор, а вне оси распространения лазерного излучения установлены два глухих зеркала и четвертьволновая пластина.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019114757U RU192817U1 (ru) | 2019-05-15 | 2019-05-15 | Импульсный твердотельный лазер с усилителем |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019114757U RU192817U1 (ru) | 2019-05-15 | 2019-05-15 | Импульсный твердотельный лазер с усилителем |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU192817U1 true RU192817U1 (ru) | 2019-10-02 |
Family
ID=68162442
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019114757U RU192817U1 (ru) | 2019-05-15 | 2019-05-15 | Импульсный твердотельный лазер с усилителем |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU192817U1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU205423U1 (ru) * | 2021-04-29 | 2021-07-14 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Научно-технологический центр уникального приборостроения Российской академии наук (НТЦ УП РАН) | Моноимпульсный твердотельный лазер |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1996035247A1 (en) * | 1995-05-02 | 1996-11-07 | Escalon Medical Corp. | Time-sharing laser |
| RU141513U1 (ru) * | 2014-01-29 | 2014-06-10 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Полюс" им. М.Ф. Стельмаха | Импульсный твердотельный лазер |
| US20180034231A1 (en) * | 2015-02-25 | 2018-02-01 | Quanta System S.P.A. | Laser system for generating laser pulse of sub-nanosecond duration |
| RU185400U1 (ru) * | 2018-07-13 | 2018-12-04 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Научно-технологический центр уникального приборостроения Российской академии наук (НТЦ УП РАН) | Импульсный твердотельный лазер |
-
2019
- 2019-05-15 RU RU2019114757U patent/RU192817U1/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1996035247A1 (en) * | 1995-05-02 | 1996-11-07 | Escalon Medical Corp. | Time-sharing laser |
| RU141513U1 (ru) * | 2014-01-29 | 2014-06-10 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Полюс" им. М.Ф. Стельмаха | Импульсный твердотельный лазер |
| US20180034231A1 (en) * | 2015-02-25 | 2018-02-01 | Quanta System S.P.A. | Laser system for generating laser pulse of sub-nanosecond duration |
| RU185400U1 (ru) * | 2018-07-13 | 2018-12-04 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Научно-технологический центр уникального приборостроения Российской академии наук (НТЦ УП РАН) | Импульсный твердотельный лазер |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU205423U1 (ru) * | 2021-04-29 | 2021-07-14 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Научно-технологический центр уникального приборостроения Российской академии наук (НТЦ УП РАН) | Моноимпульсный твердотельный лазер |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104779516B (zh) | 中红外单频光学参量振荡器 | |
| JP6640733B2 (ja) | 垂直入射取付けの多結晶ｔｍ：ｉｉ−ｖｉ材料を有する中赤外線カーレンズモードロックレーザー及び、多結晶ｔｍ：ｉｉ−ｖｉカーレンズモードロックレーザーのパラメータを制御するための方法 | |
| US20120044959A1 (en) | Terahertz source | |
| CN110943366B (zh) | 双波长交替调q输出群脉冲激光器及激光输出方法 | |
| CN111029893B (zh) | 双波长交替调q单纵模输出群脉冲激光器及激光输出方法 | |
| CN106981818A (zh) | 片状微腔近红外种子光注入锁定可调谐中红外窄线宽光参量放大器 | |
| CN109586153A (zh) | 掺钕氟化锂钇纳秒脉冲蓝光激光器 | |
| Ma et al. | Langasite electro-optic Q-switched 2μm laser with high repetition rates and reduced driven voltages | |
| RU192817U1 (ru) | Импульсный твердотельный лазер с усилителем | |
| CN113078542B (zh) | 一种基于Nd:MgO:LN的正交偏振双波长激光器及方法 | |
| RU142316U1 (ru) | Импульсный твердотельный лазер | |
| RU141513U1 (ru) | Импульсный твердотельный лазер | |
| CN108767650A (zh) | 一种功能复合电光q开关 | |
| RU185400U1 (ru) | Импульсный твердотельный лазер | |
| CN106410582A (zh) | 一种人眼安全波段连续输出的共享腔光参量振荡器 | |
| CN216598385U (zh) | 一种中红外序列脉冲激光器 | |
| RU2206162C2 (ru) | Импульсный твердотельный лазер с каскадным преобразованием частоты излучения в высшие гармоники | |
| CN114204398B (zh) | 一种中红外序列脉冲激光器 | |
| CN106340797B (zh) | 基于体光栅构成环形腔光学参量振荡器的2μm可调谐激光器 | |
| RU185402U1 (ru) | Импульсный твердотельный лазер | |
| RU204719U1 (ru) | Моноимпульсный твердотельный лазер | |
| RU2390891C1 (ru) | Импульсный твердотельный лазер | |
| CN202749676U (zh) | 一种端面泵浦双波长同轴切换输出激光器 | |
| RU162310U1 (ru) | Импульсный твердотельный лазер | |
| RU2325021C1 (ru) | Импульсный твердотельный лазер с генерацией высших гармоник излучения |