Способ накачки активного элемента лазера и лазер для его осуществления (варианты)
Изобретение относится к лазерной технике, а именно к системам накачки твердотельных лазеров. Способ накачки активного элемента твердотельного лазера в импульсном режиме заключается в поджиге импульсных ламп накачки высоковольтным коротким импульсом, формировании ионизационной дуги. Лампы переводятся в режим дежурной дуги с последующим осуществлением одновременного попадания энергии излучения ламп на активные элементы. После одновременного попадания энергии излучения ламп на активные элементы в активном элементе, являющемся генератором, формируют вынужденное лазерное излучение. На активный элемент, находящийся в режиме ожидания в возбужденном состоянии, являющийся усилителем, подают лазерное излучение от активного элемента, являющегося генератором. Устройство для накачки активного элемента лазера состоит из отражателя с активным элементом и лампы накачки. Активный элемент расположен между глухим и выходным зеркалом. Устройство дополнительно снабжено системой поворотных зеркал со стороны выходного зеркала, а отражатель - активным элементом и лампой накачки. Активные элементы расположены между лампами накачки. Система поворотных зеркал смонтирована с возможностью передачи лазерного излучения на дополнительный активный элемент. Отражатель с сечением в виде эллипса состоит из активного элемента и лампы накачки. Он дополнительно содержит активный элемент и лампу накачки. Лампы накачки расположены в фокусах эллипса, а активные элементы - на меньшей оси эллипса под углом 50-70o к большей оси. Технический результат изобретения - повышение эффективности накачки активного элемента твердотельных лазеров. 2 ил.
Изобретение относится к способам накачки активного элемента лазера и конструированию лазерной техники, в частности устройств для их осуществления.
Известны схемы эффективных отражателей с "плотной упаковкой" с круглым сечением (1). Прямым излучением освещается 50% активного тела. Остальные 50% освещаются многократно отраженным от боковой поверхности отражателя световым потоком. В данном типе отражателя после каждого отражения от боковой поверхности световой поток ослабевает и рассеивается, что вызывает значительные потери. Известны схемы эффективных отражателей с "плотной упаковкой" с сечением в виде эллипса (2). В данном типе отражателя применен принцип геометрии эллипса. Если расположить лампу и активный элемент в фокусах эллипса, то при освещении лампой световой поток будет фокусироваться на активном элементе. Таким образом можно добиться, что 70% активного элемента будет освещаться прямым излучением, и освещение будет более равномерным. Однако и в эллиптическом отражателе существует "теневая" зона, в которую луч может попасть только после многократного отражения от боковой поверхности осветителя. Наиболее близким по технической сущности к заявляемому техническому решению является лазер, включающий систему для накачки активного элемента, содержащую осветитель с сечением в виде эллипса, внутри которого установлена лампа и активный элемент (3). Технический результат - повышение плотности светового потока, облучающего активные элементы, равномерности заполнения световым потоком активного тела. Указанный единый технический результат при осуществлении группы изобретений достигается тем, что в известном способе накачки активного элемента лазера в импульсном режиме, заключающимся в использовании лампы для накачки активного элемента, используются две лампы накачки, необходимые для возбуждения генерации лазерного излучения в двух активных элементах, один из которых является генератором, а другой усилителем лазерного излучения, причем поджиг ламп накачки осуществляется импульсными источниками питания, работающими синхронно, причем поджиг ламп осуществляется импульсными источниками питания, работающими синхронно, причем поджиг ламп осуществляется высоковольтными короткими импульсами с последующим формированием ионизационной дуги, лампы переводятся в режим дежурной дуги, причем излучение ламп накачки одновременно попадает на активные элементы, а после одновременного попадания энергии излучения ламп на активные элементы, в активном элементе, являющимся генератором, формируют вынужденное лазерное излучение, а затем на активный элемент, находящийся в режиме ожидания в возбужденном состоянии, являющимся усилителем, подают лазерное излучение от активного элемента, являющегося генератором. Поставленная задача достигается также тем, что лазер, содержащий отражатель с сечением в виде эллипса, активный элемент, лампу накачки, содержит дополнительные активный элемент и лампу накачки, систему поворотных зеркал со стороны выходного зеркала, а отражатель - активный элемент и лампу накачки, причем активные элементы расположены между лампами накачки, система поворотных зеркал смонтирована с возможностью передачи лазерного излучения на дополнительный активный элемент, находящийся в отражателе, а суммарное расстояние от выходного зеркала через систему поворотных зеркал до дополнительного активного элемента лежит в пределах 0,3-3,0 м. Поставленная задача достигается также тем, что в лазере, содержащем отражатель с сечением в виде эллипса, активный элемент, лампу накачки, отражатель содержит дополнительные активный элемент и лампу накачки, причем лампы накачки расположены в фокусах эллипса, а активные элементы - на меньшей оси эллипса под углом - 50-70o к большей оси. Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена схема устройства для осуществления накачки активного элемента твердотельного излучателя в импульсном режиме; на фиг.2 - схема отражателя. Способ накачки активного элемента твердотельного излучателя в импульсном режиме осуществляют следующим образом. Источником возбуждения ионов кристалла служит импульсная газоразрядная лампа. Зажигание газового разряда в импульсной лампе накачки производят высоковольтным импульсом поджига (V=17 кВ,
















Поэтому временем прохождения из генератора в усилитель можно пренебречь. Для данного способа накачки справедливо следующее равенство


где

Еосв.ген. - эффективная энергия света в активном теле генератора. Еосв.у - эффективная энергия света в активном теле усилителя;

t - время прохождения импульса лазерного излучения, возбужденного в генераторе по оптической схеме лазера на усилитель. Выражение (1-t/


Данное уравнение справедливо для минимальной длительности импульса от 1 мкс, что составляет 10-6 с и времени прохождения импульса сгенерированного излучения от генератора до усилителя не более 1 нс, что составляет 10-9 с:
Eосв.ген

Отражатель 5 выполнен с сечением в виде эллипса (фиг.2). Компоновка активных элементов и ламп может быть выбрана следующим образом: лампы накачки 2 расположены в фокусах эллипса, а активные элементы 3 и 4 расположены на меньшей оси эллипса под углом 50-70o к большей оси, что позволяет лампам освещать активные тела прямым излучением, перекрывая 80% боковой поверхности тела активных элементов. Остальные 20% активного тела облучаются отраженным светом от эллиптической боковой поверхности осветителя. Таким образом, достигается наиболее равномерное заполнение световым потоком активного тела. Сглаживается неравномерность термического воздействия на активный элемент. Благодаря повышению плотности светового потока, облучающего активные элементы, практически в два раза, по сравнению с обычными схемами осветителей, достигается повышение выходных параметров лазерного излучения. Источники информации
1. Ю.З.Байбородин "Основы лазерной техники", Киев, "ВИЩА ШКОЛА", 1981 г. , с. 126-127, рис. 6.5. ж. 2. Ю.З.Байбородин "Основы лазерной техники", Киев, "ВИЩА ШКОЛА", 1981 г. , с. 126-127. рис. 6.5. д. 3. Патент РФ 2040088, 20.07.95.
Формула изобретения
РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2