Твердотельный лазер с накачкой светодиодами

 

ТВЕРДОТЕЛЬНЫЙ ЛАЗЕР С НАКАЧКОЙ СВЕТОДИОДАМИ, содержащий активный элемент, линейные сборки светодиодов , расположенные вдоль боковой поверхности активного элемента, иммерсионную среду И отражатель, размещенный вдоль боковой поверхности активного элемента, свободной от линейных сборок светодиодов, о т л и (Чающийся тем, что, с целью увеличения КПД лазера, средней мощности лазерного излучения и упрощения конструкции, линейные Сборки све тодиодов сгруппированы на общем теплоотводе с ОДНОЙ стороны активного элемента в единый источник накачки так, что ИХ излучающие поверхности образуют грани призмы, иммерсионная среда выбрана твердой и помещена между боковой поверхностью активного § элемента и линейными сборками свето (Л диоДов.

. СОЮЗ СОВЕТСКИХ ,СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК п91 иг1 г гг 4 Н 01 8 3/09.1...

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР 4С » . flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ а.- ;:„,. „ "

К АВТОРСК0МУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

00 3

СЬ

«Р

1 (21) 2944868/18-25 (22) 07. 05. 80 (46) 23.10.87. Бюл. II 39 (72) В.И.Билак, И.И.Куратев, И.Н.Куз нецов, В.А.Пашков, M.Ô.Ñòåëüìçõ, Ю.В.Цветков и А.В.Шестаков (53) 621.375.8(088.8) (56) Патент CIIIA 9 3?11789, кл. 331-945, опублик., 1973.

Алферов Ж.И. и др. Мощные светодиоды с двумя гетеропереходами в системе A1As — GaAs. "Журнал технической физики", т. 45, 1975, 11 2, с. 368. (54)(57) ТВЕРДОТЕЛЬНЫЙ ЛАЗЕР С НАКАЧ"

КОЙ СВЕТОДИОДАМИ, содержащий активный элемент, линейные сборки светодиодов, расположенные вдоль боковой поверхности активного элемента, иммерсионную среду и отражатель, размещенный вдоль боковой поверхности активного элемента, свободной от линейных сборок светодиодов, о т л и—

<ч а ю шийся тем, что, с целью увеличения КПД лазера, средней мощности лазерного излучения и упрощения конструкции, линейные сборки све тодиодов сгруппированы на общем теплоотводе с одной стороны активного элемента в единый источник накачки так, что их излучающие поверхности образуют грани призмы, иммерсионная среда выбрана твердой и помещена между боковой поверхностью активного элемента и линейными сборками светодиодов.

87601 7

Изобретение относится к квантовой электронике, а более конкретно, к устройству твердотельных лазеров с накачкой светодиодами, предназначенных для использования вволоконно-оптических линиях связи, для настройки оптических систем, измерения оптических характеристик лазерных материалов и т.д. 10

Известен твердотельный лазер с накачкой светодиодами, в котором активный элемент накачивается несколькими линейными сборками светодиодов, расположенными вокруг боковой поверх- 15 ности активного элемента.

Наиболее близок по своей технической сути к предлагаемому твердотельный лазер с накачкой светодиодами, содержащий активный элемент, линей- 20 ные сборки светодиодов, расположенные вдоль боковой поверхности активного элемента, иммерсионную среду и отражатель. Активный элемент располагался в посеребренном отполированном канале. Канал образован тремя отдельными секторами, в зазорах между которыми располагались три линейные сборки светодиодов. Канал заполнялся иммерсионной жидкостью (Ы -монобромнаф- 30 талин). Такая конструкция обеспечивает симметричное расположение линейных сборок светодиодов вокруг активного элемента.

При таком расположении линейных сборок светодиодов заметная доля излучения накачки после прохождения через активный элемент попадает в зазоры между отражающими поверхностями, что приводит к уменьшению эффективности накачки. Наличие иммерсионной среды между отражателем и боковой поверхностью активного. элемента также заметно уменьшает долю излучения на- 4> качки, которая поглощается в активном элементе. Использование жидкости .в качестве иммерсионной среды не позволяет использовать ее для крепления активного элемента. В этом случае не- 50 обходимо для этой цели использовать дополнительные узлы, что приводит к усложнению конструкций. Кроме того, из-за отсутствия теплоотвода от светодиодов, конструкция может работать только в режиме одиночных импульсов.

Целью настоящего изобретения явля ется устранение указанных недостатков и увеличение как коэффициента полезного действия лазера, так и средней мощности лазерного излучения.

Указанная цель достигается тем, что в известном твердотельном лазере со светодиодной накачкой, содержащем активный элемент, линейные сборки светодиодов, расположенные вдоль боковой поверхности активного элемента, иммерсионную среду и отражатель, линейные сборки светодиодов сгруппированы на общем теплоотводе с одной стороны активного элемента в единый источник накачки таким образом, что их излучающие поверхности образуют грани призмы, иммерсионная среда выбрана твердой и помещена между боковой поверхностью активного элемента и линейными сборками светодиодов, активный элемент может быть закреплен на излучающих поверхностях линейных сборок светодиодов с помощью оптического клея, который является твердой иммерсионной средой.

На чертеже схематически изображен общий вид одного из вариантов предложенного твердотельного лазера с накачкой линейными сборками светодиодов.

Лазер содержит активный элемент 1> две линейные сборки светодиодов 2, отражатель 3, иммерсионную среду 4, которые располагаются на общем .теплоотводе 5. Резонатор лазера образован двумя сферическими зеркалами 6.

Каждая линейная сборка состоит из

12-и последовательно соединенных между собой светодиодов, изготовленных, на основе многослойных фотоэлектролюминесцентных структур с гетеропереходами в системе арсенид алюминия— арсенид галлия. Активный элемент цилиндрической формы размером 1О 1,5 х

20 мм из алюмоиттриевого граната с неодимом, закрепляется на излучающих поверхностях линейных сборок све- тодиодов с помощью иммерсионной среды. Вдоль боковой поверхности активного элемента, свободной от линейных сборок светодиодов, располагается позолоченный отражатель.

Лазер работает следующим образом.

При пропускании тока через светодиоды в прямом направлении в активной области каждого светодиода возникает излучение. Состав твердого раствора арсенид галлия — арсенид алюминия, на основе которого изготовлены светодиоды, подобран таким образом, Техред А.Кравчук

Корректор Л.Патей

Редактор Н.Сильнягина

Заказ 5131

Тираж 624

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 ю

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

3 87601 чтобы спектр излучения светодиодов совпадал с интенсивными линиями поглощения ионов неодима в алюмоиттриевом гранате. Поглощение излучения

:5 светодиодов ионами неодима в активном элементе приводит к созданию инверсной населенности между уровнями ионов неодима, и при достаточном уровне накачки в активном элементе в направлении оси резонатора возника7 ф ет когерентное монохроматйческое излучение.

Испытания показали высокую эффективность работы предлагаемого лазера.

Была получена средняя мощность лазерного излучения около 50 мВт и достигнут КПД = 0,2Х, что более чем на порядок превышает среднюю мощность лазерного излучения и КПД, полученные в прототипе.