ОПТИЧЕСКИЙ КВАНТОВЫЙ ГЕНЕРАТОР С АКТИВНЫМ ЭЛЕМЕНТОМ ИЗ НАБОРА ДИСКОВ Российский патент 1997 года по МПК H01S3/06 

Изобретение относится к приборам квантовой электроники, а именно к мощным твердотельным оптическим квантовым генераторам (ОКГ).

Известны твердотельные ОКГ, активные элементы которых выполнены в форме цилиндрического стержня, имеющего постоянный коэффициент преломления во всем объеме (Качмарск Ф. Введение в физику лазеров. Перевод с польского В.Д. Новикова. Подряд и с предисл. М.Ф. Бухенского. М. Мир, 1980 540 с, ил.).

Однако в известных ОКГ, имеющих форму цилиндра и постоянный коэффициент преломления во всем объеме, в процессе накачки возникает термическая линза, фокусирующая луч ОКГ в центре активного стержня, в результате чего увеличивается расходимость луча и уменьшается эффективность использования объема стержня.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является ОКГ, активный элемент которого выполнен в форме сегментов, образующих линзы нулевой оптической силы и разделенных промежутками для протока охлаждающей жидкости (авт.св. СССР N 367625, кл. H 01 S 3/16 ).

Недостатком данного лазера является то, что световое излучение при накачке и генерации отражается от торцов сегментов, что повышает пороговую энергию накачки, кроме того, среда между зеркалами резонатора оптически неоднородна, что также приводит к потере оптического излучения, т.е. снижению эффективности накачки.

В известном устройстве, содержащем открытый оптический резонатор, лампу накачки, цилиндрический активный элемент представляет собой набор чередующихся дисков одинакового диаметра, выполненных из оптически прозрачного (например, из Al₂O₃) и стимулирующего (например, из Al₂O₃ Cr³⁺) материалов, причем между дисками имеется оптический контакт.

Использование твердотельного активного элемента в виде набора чередующихся дисков одинакового диаметра, выполненных из оптически прозрачного и стимулирующего материалов, между которыми имеется оптический контакт, позволяет повысить эффективность использования излучения накачки, поскольку оптическое излучение, проходящее через Al₂O₃, поглощается значительно слабее, чем в Al₂O₃ Cr³⁺, кроме того, Al₂O₃ обладает хорошей теплопроводностью.

Авторам неизвестны оптические квантовые генераторы, имеющие признаки, сходные с отличительными признаками предлагаемого устройства, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "существенные отличия".

На чертеже изображен оптический квантовый генератор с активным элементом из набора дисков.

ОКГ состоит из открытого оптического резонатора 1, лампы 2 накачки, твердотельного активного элемента 3 в форме цилиндрического сердечника, состоящего из набора чередующихся дисков, выполненных из прозрачного 4 и стимулирующего 5 материалов.

ОКГ работает следующим образом.

Оптическое излучение от лампы 2 накачки попадает в активный элемент 3 и возбуждает атомы стимулирующего материала 5. Электромагнитные волны, от источника 2 накачки и излучаемые атомами стимулирующего материала 5, распространяются между зеркалами резонатора 1 в активном элементе, выполненном в виде набора чередующихся дисков из стимулирующего 5 и прозрачного 4 материалов. Наличие дисков 4 улучшает теплоотвод от активного элемента при охлаждении его хладагентом и снижает порог накачки. Для охлаждения сердечника могут использоваться как газовые, так и жидкостные хладагенты.

Предлагаемый ОКГ выгодно отличается от прототипа, так как позволяет более эффективно использовать энергию накачки.

Использование: изобретение относится к лазерной технике. Сущность изобретения: лазер состоит из открытого оптического резонатора, лампы накачки, активного элемента в форме цилиндрического сердечника, состоящего из набора чередующихся дисков, выполненных из прозрачного и стимулирующего материалов, имеющих оптический контакт друг с другом. 1 ил.

Оптический квантовый генератор с активным элементом из набора дисков, состоящий из открытого оптического резонатора, лампы накачки и твердотельного в форме цилиндра активного элемента, отличающийся тем, что цилиндрический сердечник активного элемента представляет собой набор чередующихся дисков одинакового диаметра, выполненных из оптически прозрачного и стимулирующего материала, причем между дисками имеется оптический контакт.