твердотельный двухчастотный импульсный лазер

Формула изобретения

Твердотельный двухчастотный импульсный лазер, содержащий резонатор, образованный зеркалами, внутри которого установлен активный элемент, активированный ионами неодима, с лампой накачки, отличающийся тем, что активный элемент с лампой накачки жестко закреплен на оптической оси резонатора, резонатор образован выходным зеркалом, частично отражающим излучение на обеих частотах, глухим зеркалом, полностью отражающим излучение на одной частоте и полностью пропускающим излучение на второй частоте, которое установлено между активным элементом и глухим зеркалом, полностью отражающим излучение на второй частоте, между глухими зеркалами установлена заслонка.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к лазерной технике, а более конкретно к неодимовым лазерам, генерирующим в области 1,060,1 и 1,320,1 мкм.

Известен лазер, содержащий резонатор, образованный зеркалами, внутри которого установлен активный элемент, активированный ионами неодима, с лампой накачки и установленная под углом к оптической оси дисперсионная призма, разводящая потоки излучения с разными длинами волн [1]

Недостатком являются трудности в оперативном и точном переключении длины волны генерации, поскольку для этого необходимо каждый раз заново устанавливать под определенным углом выходное зеркало и юстировать всю систему в целом.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является твердотельный двухчастотный лазер, содержащий два резонатора для различных длин волн излучения, активный элемент, активированный ионами неодима, с лампой накачки, перемещающийся из одного резонатора в другой, за счет чего достигается переключение длин волн излучения [2]

Недостатком прототипа являются трудности с длительным сохранением необходимой точности юстировки системы. Кроме того, необходимость точного перемещения громоздкого квантрона, содержащего активный элемент, лампу накачки и соединенного высоковольтными проводами с источником питания и шлангами с системой охлаждения, требует сложного устройства и резко снижает надежность лазера.

Задачей данного изобретения является увеличение ресурса работы лазера в режиме многократных переключений, повышение оперативности переключения длин волн и упрощение конструкции лазера.

Задача решается за счет того, что в твердотельном двухчастотном лазере, содержащем резонатор, образованный зеркалами, внутри которого установлен активный элемент, активированный ионами неодима, с лампой накачки, активный элемент жестко закреплен на оптической оси резонатора. Резонатор образован выходным зеркалом, частично отражающим излучение на обеих частотах, глухим зеркалом, полностью отражающим излучение на одной частоте и полностью пропускающим излучение на второй частоте, которое установлено между активным элементом и глухим зеркалом, полностью отражающим излучение на второй частоте, между глухими зеркалами установлена заслонка.

Заслонка может быть выполнена из любого материала непрозрачного для излучения и неразрушающегося под его воздействием. В случае использования металлической заслонки необходимо учитывать возможность отражения излучения от поверхности металла и с целью вывода этого вредного отраженного излучения располагать заслонку под углом к оптической оси.

На чертеже представлена схема предлагаемого лазера.

Лазер содержит выходное зеркало 1, частично отражающее излучение на обеих частотах, активный элемент 2, активированный ионами неодима, и лампу накачки 3, помещенные в отражатель 4, глухое зеркало 5, полностью отражающее излучение на одной частоте и полностью пропускающее излучение на второй частоте, глухое зеркало 6, полностью отражающее излучение на второй частоте. Между глухими зеркалами установлена заслонка 7.

Кроме того, лазер включает блок питания и управления лампы накачки 8.

Лазер работает следующим образом. Включают систему оптической накачки лазера (блок 8). Заслонка 7 находится в одном из двух положений (открытом или закрытом); если заслонка 7 открыта, то зеркала 1 и 6 образуют резонатор для генерации излучения с 1,08 мкм, а зеркала 1 и 5 для генерации излучения с l 1,34 мкм, но превышение коэффициента усиления над потерями больше для излучения l 1,08 мкм, чем для излучения с l 1,34 мкм, поэтому происходит генерация с l 1,08 мкм. Излучение с этой длиной волны без потерь проходит через зеркало 5, полностью отражается от зеркала 6 и частично выходит через зеркало 1. Другая часть излучения, отраженная от зеркала 1, снова проходит через активный элемент 2, принимая участие в процессе генерации.

При закрытой заслонке 7 излучение не достигает зеркала 6, и единственным замкнутым резонатором становится резонатор, образованный зеркалами 1 и 5 для генерации излучения с l 1,34 мкм, которое частично выходит через зеркало 1, а частично отражается, вновь проходит через активный элемент 2 и принимает участие в дальнейшей генерации.

Таким образом, открывая и закрывая заслонку 7, можно обеспечить оперативное переключение длины волны, не меняя оптических составляющих и не нарушая юстировки системы.

Испытания, выполненные с помощью лазера на алюминате иттрия с неодимом, показали бесперебойную работу предлагаемого устройства, в котором зеркало 1 имело коэффициент отражения около 30% при l 1,08 мкм и 45% при l 1,34 мкм.

Коэффициент отражения зеркала 5 был близок к 100% для l 1,34 мкм, а зеркала 6 к 100% для l 1,08 мкм.

В качестве заслонки 7 использовалась пластинка из дюралюминия, расположенная под углом к оптической оси.

Активный элемент имел цилиндрическую форму и размеры 6 х 65 мм.

Достигнутая выходная мощность излучения соответствовала 12 Вт при l 1,34 мкм и 20 Вт при l 1,08 мкм.

Верхняя граница достигнутой мощности лимитировалась лишь возможностями имеющегося блока питания.

Схема лазера по изобретению обеспечивает оперативное переключение режимов работы за время менее 1 с и увеличение ресурса работы лазера за счет исключения сложного механизма точного перемещения громоздкого квантрона.