ЛАЗЕР Российский патент 2004 года по МПК H01S3/02 

Изобретение относится к конструированию лазерной техники, в частности к конструкциям отражателей.

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.

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 (2).

Использование отражателя с сечением в виде эллипса, в котором, например, лампа и активный элемент располагаются в фокусах эллипса, позволяет при освещении активного элемента лампой максимально фокусировать световой поток на активном элементе, т.е. получить более интенсивную засветку активного элемента и увеличить таким образом КПД лазерной системы в целом.

Однако технологически изготовить отражатель с сечением в виде эллипса и внутренней поверхностью с зеркальным блеском сложно и трудоемко.

Задачей предлагаемого технического решения является устранение вышеуказанных недостатков за счет приближения формы сферической поверхности к форме идеального эллипса.

Поставленная задача достигается тем, что в лазере, содержащем отражатель, активный элемент, лампу накачки, выходное и глухое зеркало, отражатель выполнен с сечением в виде псевдоэллипса, образованным пересечением окружностей диаметром D=(1,01-1,03)L_об, где L_oб - длина большой оси эллипса, проведенных из смещенных на равном расстоянии Р=а-в, где а=(0,4-0,6)L_об, в=(0,4-0,6)L_ом от большой оси эллипса вдоль малой оси эллипса центров.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен лазер; на фиг.2 - компьютерная прорисовка заявляемого сечения отражателя.

Заявляемый лазер (фиг.1) состоит из источника питания 1, соединенного с лампой накачки 2, необходимой для возбуждения генерации лазерного излучения в активном элементе 3. Лампа накачки 2 и активный элемент 3 находятся в одном общем объеме отражателя 4.

Активный элемент 3 помещен в оптический резонатор, представляющий собой систему двух параллельных зеркал (выходного 5 и глухого 6).

Отражатель 4 выполнен с сечением в виде псевдоэллипса (фиг.2), боковые поверхности которого образованы пересечением окружностей диаметром D=(1,01-1,03)L_об, где L_об - длина большой оси 7 эллипса, проведенных из центров С₁ и С₂, смещенных на равном расстоянии Р=а-в, где а=(0,4-0,6) L_об, в=(0,4-0,6)L_ом от большой оси эллипса 7 вдоль малой оси 8 эллипса.

Производство отражателя с боковой цилиндрической поверхностью включает в себя следующие этапы.

Предварительно, в процессе разработки лазера, определяют размеры отражателя с сечением в виде эллипса. Затем осуществляют построение сечения отражателя, для чего на малой оси эллипса на равном расстоянии Р, определяемом как (0,4-0,6)(L_об-L_ом), с двух сторон от большей оси эллипса (справа и слева) отмечают центры окружностей C₁ и C₂ и осуществляют их (окружностей) построение с диаметром D=(1,01-1,03)L_oб. Поверхность между проведенными окружностями будет являться сечением отражателя.

Изготавливают отражатель с определенным сечением из обычной цилиндрической поверхности, например трубы, либо на координатно-расточном станке.

Доводку внутренней поверхности отражателя производят цилиндрическими притирами.

Форма боковой поверхности отражателя с заявляемым сечением максимально приближена к форме поверхности идеального эллипса (расхождение составляет приблизительно 1%).

Эффективность отражателя с заявляемым сечением можно рассчитать по формуле:

где S_осв - площадь боковой поверхности осветителя;

S_а.э - площадь боковой поверхности активного элемента;

r_cm - коэффициент отражения боковой поверхности осветителя.

Такой тип отражателя подходит как для непрерывных, так и для импульсных твердотельных лазеров.

Источники информации:

1. Ю.З.Байбородин “Основы лазерной техники”, Киев, “ВИЩА ШКОЛА”, 1981 г., с.126-127, рис.6.5.ж.

2. Патент РФ №2040088, 20.07.95.

Использование: при конструировании лазерной техники, в частности отражателей. Сущность изобретения: в лазере, содержащем отражатель, активный элемент, лампу накачки, выходное и глухое зеркало, отражатель выполнен с сечением в виде псевдоэллипса, образованным пересечением окружностей диаметром D=(1,01-1,03)L_об, где L_об - длина большой оси эллипса, проведенных из смещенных на равном расстоянии Р=а-в, где а=(0,4-0,6)L_об, в=(0,4-0,6)L_ом от большой оси эллипса вдоль малой оси эллипса центров. Техническим результатом изобретения является оптимизация формы сечения отражателя за счет приближения к форме идеального эллипса. 2 ил.

Лазер, содержащий отражатель, активный элемент, лампу накачки, выходное и глухое зеркало, отличающийся тем, что отражатель выполнен с сечением в виде псевдоэллипса, образованным пересечением окружностей диаметром D = (1,01-1,03)L_oб, где L_об - длина большой оси эллипса, проведенных из смещенных на равном расстоянии Р = а - в, где а = (0,4-0,6)L_oб, в = (0,4-0,6)L_ом от большой оси эллипса вдоль малой оси эллипса центров.