ЛАЗЕРНАЯ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВАЯ ТРУБКА Российский патент 1997 года по МПК H01S3/18 

Изобретение относится к лазерной технике, в частности к полупроводниковым лазерам с накачкой электронным пучком лазерным электронно-лучевым трубкам (ЭЛТ).

Наиболее близкой к предлагаемой является лазерная ЭЛТ (патент CH N 661380 H 01 S 3/103, 1987).

Полупрозрачное покрытие лазерной мишени этой ЭЛТ содержит по крайней мере два слоя, один из которых выполнен из диэлектрика определенной толщины, а второй, верхний, из проводящего материала (металла). Эта лазерная ЭЛП выбрана в качестве прототипа.

Недостатком этой лазерной ЭЛТ является то, что генерируемое в лазерной мишени излучение проходит через металлический слой полупрозрачного отражающего покрытия и частично поглощается в нем. Это поглощение приводит к существенному снижению КПД генерации (следовательно, и мощности генерируемого излучения) и долговечности мишени лазерной ЭЛТ прототипа. Кроме того, необходимый коэффициент пропускания полупрозрачного зеркала лазерной мишени может быть достигнут только при использовании очень тонких слоев металла (например, в случае серебра или алюминия около 0,03-0,06 мкм), когда тонкие пленки имеют мозаичную структуру и, следовательно, пространственно неоднородны. Поэтому дополнительными недостатками лазерной ЭДТ прототипа являются неоднородность и невысокая повторяемость параметров лазерных мишений.

Для повышения КПД, долговечности и однородности параметров в предлагаемой лазерной ЭЛТ, содержащей в вакуумированной колбе электронный прожектор и лазерную мишень, представляющую собой укрепленную на хладопроводе полупроводниковую пластину с плоско параллельными гладкими поверхностями, на которые нанесены отражающие покрытия, одно из них выполнено отражающим, а другое частично пропускающим лазерное излучение полупроводника, при этом покрытие, расположенное со стороны электронного прожектора, содержит по крайней мере два слоя, из которых по крайней мере верхний слой, обращенный к электронному прожектору, является электропроводным. Упомянутый электропроводный слой выполнен из (ZnO)_1-x-y•Al₂O₃)_y• (La₂O_3 3; где: 0≅х≅0,01; 0,01≅y≅0,015 + 0,5x и имеет толщину (0,25 ± 0,03)λ, где l длина волны излучения полупроводника, лазерная мишень содержит слой металла, преимущественно алюминия, нанесенный на периферийную область мишени так, что внутренняя граница этого слоя расположена на электропроводном слое полупрозрачного отражающего покрытия на расстоянии не менее 0,5-0,7 мм от его края, а внешняя граница расположения за пределами полупроводниковой пластины на электропроводной части хладопровода мишени.

На чертеже схематично изображена предлагаемая лазерная ЭЛТ, разрез.

Лазерная ЭЛТ, изображенная на чертеже, содержит в вакуумированной колбе 1 электронный прожектор 2 и лазерную мишень 3, представляющую собой укрепленную на хладопроводе 4 полупроводниковую пластину 5 с гладкими поверхностями, на которых расположены полностью отражающие покрытие 6 и полупрозрачное покрытие 7. Покрытие 7 содержит электропроводный слой 8 из (ZnO)_1-x-y•(Al₂O₃)₄•(La₂O₃) _х и нанесенный на периферийную область мишени металлический слой 9. Лазерная мишень 3 возбуждается электронным пучком 10 и генерирует из возбуждаемой области излучения 11.

Работа лазерной ЭЛТ осуществляется следующим образом.

При возбуждени лазерной мишени ЭЛТ электронным пучком, формируемым электронной пушкой, в возбуждаемом участке полупроводника возникает усилие света, а благодаря наличию отражающих покрытий, формирующих резонатор фабри-Перо-генерация лазерного излучения. Излучение выходит из лазерной мишени через полупрозрачное покрытие, в котором по крайней мере верхний слой выполнен из (ZnO)_1-x-y•(Al₂O₃)_y•(La₂O₃)_x, где 0≅х≅0,01; 0,01≅y≅0,015 + 0,5x. Экспериментальные исследования показали, что при выборе содержания х La₂O₃ и содержание y Al₂O₃ согласно предлагаемому изобретению достигается наиболее низкое сопротивление этого слоя (до 20 Ом), что позволяет, вместе с напылением на периферийную область мишени металлического слоя, эффективно отводить от лазерной мишени заряд, создаваемый электронным пучком. Дополнительный слой согласно п.2 формулы изобретения обеспечивает эффективное отведение заряда от полупроводниковой пластины в случае высокоомных полупроводников.

Слой (ZnO)_1-x-y•(Al₂O₃)_y •(La₂O₃)_x предложенного в изобретении состава отличается наименьшим оптическим поглощением и наиболее высокой однородностью и фазовоструктурной стабильностью. Это обеспечивает достижение высокого КПД генерации и долговечности лазерной мишени и ЭЛТ в целом. Выбор толщины слоя, согласно предлагаемому изобретению, в пределах (0,25 ± 0,03)λ обеспечивает наименьшие потери энергии электронного пучка на проникновение через выходное зеркало, соответственно, дальнейшее повышение КПД лазерной ЭЛТ.

Исследования показывают, что изобретение позволяет повысить КПД и мощность генерации лазерных ЭЛП в 1,2-1,3 раза, долговечность в 2-2,5 раза, неоднородность параметров генерации уменьшается в 1,4-1,5 раза.

Лазерные ЭЛП предлагаемой конструкции найдут широкое применение в системах проекционного отображения информации, а также медицинской технике для диагностики и фотодинамической терапии злокачественных опухолей.

Использование: изобретение относится к сканирующим полупроводниковым лазерам с электронной накачкой - лазерным электронно-лучевым трубкам и может быть использовано, в частности в системах отображения информации на экранах коллективного пользования. Сущность изобретения: для повышения КПД генерации, долговечности и однородности параметров в лазерной электронно-лучевой трубке, содержащей в вакуумированной колбе электронный прожектор и лазерную мишень, представляющую собой укрепленную на хладопроводе полупроводниковую пластину с плоскопараллельными гладкими поверхностями, на которых нанесены отражающие покрытия, одно из них выполнено полностью отражающим, а другое - частично пропускающим лазерное излучение полупроводника, при этом покрытие, расположенное со стороны электронного прожектора содержит по крайней мере два слоя, из которых по крайней мере верхний слой, обращенный к электронному прожектору, является электропроводным. Упомянутый электропроводный слой выполнен из (ZnO)_1-x-y•(Al₂O₃)_y•(La₂O₃)_x, где 0≅x≅0,01; 0,01≅y≅0,015 + 0,5x и имеет толщину (0,25 ± 0,03)λ, где λ - длина волны излучения полупроводника, лазерная мишень содержит слой металла, преимущественно алюминия, нанесенный на периферийную область мишени так, что внутренняя граница этого слоя расположена на электропроводном слое полупрозрачного отражающего покрытия на расстоянии не менее 0,5-0,7 мм от его края, а внешняя граница расположена за пределами полупроводниковой пластины на электропроводной части хладопровода мишени. 1 ил.

Лазерная электронно-лучевая трубка, содержащая в вакуумированной колбе электронный прожектор и лазерную мишень, представляющую собой укрепленную на хладопроводе полупроводниковую пластину с плоскопараллельными гладкими поверхностями, на которые нанесены отражающие покрытия, одно из которых выполнено полностью отражающим, а другое полупрозрачным, при этом покрытие, расположенное со стороны электронного прожектора, содержит по крайней мере два слоя, из которых по крайней мере верхний слой, обращенный к электронному прожектору, является электропроводным, отличающаяся тем, что электропроводный слой выполнен из (ZnO)_1-x-y (Al₂O₃)_y (La₂O₃)_x, где 0 ≅ x ≅ 0,01, 0,01 ≅ y ≅ 0,01 + 0,5х и имеет толщину (0,25±0,03)α, где α - длина волны излучения полупроводника, лазерная мишень содержит дополнительно слой металла, преимущественно, алюминия, нанесенный на периферийную область мишени, так, что внутренняя граница этого слоя расположена на упомянутом электропроводном слое на расстоянии не менее 0,5 0,7 мм от его края, а внешняя граница расположена за пределами полупроводниковой пластины на электропроводной части хладопровода мишени.