ЛАЗЕРНОЕ ПЕРЕДАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2005 года по МПК H01S3/10 

Изобретение относится к области оптической техники и может быть использовано в системах, где используется лазерное излучение.

Известно лазерное передающее устройство, описанное в книге Л.З.Крискунов 1978, М. "Справочник по инфракрасной технике", стр.108. В нем с помощью блока накачки и резонатора, в котором активное вещество выполнено на кристаллах, осуществляется формирование лазерного луча, который через выходной объектив излучается в пространство. Однако из-за потерь в резонаторе, возникающих из-за накачки широкополосным источником, уменьшается мощность излучения.

Известен лазер с использованием цепи обратной связи, представляющий собой лазерное передающее устройство, изложенный в патенте США №3633124, класс H 01 S 3/10 от 1972 г. В нем также с помощью блока накачки и резонатора, где активное вещество выполнено на кристаллах, осуществляется формирование лазерного луча, который через полупрозрачное зеркало и через выходной объектив уходит в пространство. От полупрозрачного зеркала световая энергия также отражается и облучает фотодетектор, который вместе с другими узлами представляет собой фотоприемное усилительное устройство, преобразующее световую энергию в электрические сигналы и формирующее усиленные сигналы переменного тока, поступающие в модулирующую лампу накачки, которая под действием этих сигналов излучает световую энергию, проходящую далее через объектив в резонатор. Поэтому в результате положительной обратной связи увеличивается мощность на выходе резонатора. Однако степень увеличения мощности также ограничена из-за потерь, возникающих в процессе накачки. Поэтому требуется мощная громоздкая электрически управляемая модулирующая лампа накачки, то есть увеличение мощности невозможно без увеличения громоздкости.

С помощью предлагаемого устройства обеспечивается увеличение мощности излучения без увеличения громоздкости.

Достигается это введением: оптически управляемого транспарантного усилителя, дополнительного источника света с частотой, превышающей частоту излучения резонатора, трех отражательных зеркал и дополнительного полупрозрачного зеркала, причем оптический выход резонатора дополнительно связан через полупрозрачное зеркало с первым оптическим входом оптически управляемого транспарантного усилителя, у которого второй оптический вход связан через дополнительное полупрозрачное зеркало с выходом дополнительного источника света, а оптический выход оптически управляемого транспарантного усилителя через три отражательных зеркала, дополнительное полупрозрачное зеркало и второй объектив связан о резонатором с возможностью осуществления его дополнительной накачки.

На чертеже и в тексте приняты следующие обозначения:

1, 2, 3 - отражательные зеркала;

4 - оптически управляемый транспарантный усилитель;

5 - дополнительное полупрозрачное зеркало;

6 - дополнительный источник света с частотой, превышающей частоту излучения резонатора;

7 - объектив;

8 - выходной объектив;

9 - полупрозрачное зеркало;

10 - резонатор;

11 - блок накачки.

При этом оптический выход блока накачки 11 оптически связан с резонатором 10, оптический выход которого через полупрозрачное зеркало 9 связан о оптическим входом выходного объектива 8 и с первым оптическим входом оптически управляемого транспарантного усилителя 4, у которого второй оптический вход связан через дополнительное полупрозрачное зеркало 5 о выходом дополнительного источника света с частотой, превышающей частоту излучения резонатора 6, а оптический выход оптически управляемого транспарантного усилителя 4 через отражательные зеркала 3, 1, 2, дополнительное полупрозрачное зеркало 5 и объектив 7 связан с резонатором 10.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

С помощью резонатора 10, блока накачки 11 осуществляется формирование световой энергии, которая через полупрозрачное зеркало 9 и выходной объектив 8 уходит в пространство. В резонаторе в качестве активного слоя может быть использован кристалл. В блоке накачки 11 применяется прямая лампа, расположенная вдоль активного элемента резонатора, например, так, как показано в книге “Знакомьтесь, лазеры”. Радиосвязь, 1983 г., рис.2.6. Для осуществления второго облучения активного слоя резонатора 10 с частотой, превышающей частоту его излучения, используется дополнительный источник света c частотой, превышающей частоту излучения резонатора 6. Отличительной особенностью данного устройства является то, что дополнительная накачка осуществляется светом от вышеупомянутого источника 6, усиленным в оптически управляемом транспарантном усилителе 4, а его спектр обеспечивает максимальную генерацию активного слоя резонатора 10. Управляющий свет в оптически управляемый транспарантный усилитель поступает на его первый оптический вход с оптического выхода резонатора 10, предварительно отразившись от вышеупомянутого полупрозрачного зеркала 9. Пример конкретного исполнения оптически управляемого транспарантного усилителя представлен, например, в книге И.К.Верещагин и др. "Введение в оптоэлектронику", М., Высшая школа, 1991 г., стр.83-85, рис.3.6А, где на вход поступает световой пучок.

В нем усиление света осуществляется благодаря превышению интенсивности выходного пучка над управляющим источником света, частота которого может быть меньше, чем частота света, поступающего на его вход. Однако отличие заключается в том, что в данном устройстве нет необходимости использовать мозаику, так как управляющая волна освещает все участки фотопроводящего слоя. Усиленный свет с выхода оптически управляемого транспарантного усилителя 4 далее последовательно отражается от отражательных зеркал 3, 1 и 2 и поступает через дополнительное полупрозрачное зеркало 5 на объектив 7. Последний формирует расходимость луча, которая бы облучала активный слой разонатора 10.

Последовательность работы устройства происходит следующим образом. После включения прямой лампы блока накачки 11, резонатор 10 излучает световую энергию, и начинается дополнительное облучение усиленным светом активного слоя резонатора 10 спектром, превышающим частоту резонатора, который вызывает максимальную генерацию. При этом увеличивается коэффициент полезного действия преобразования мощности накачки в выходную мощность. Таким образом, увеличивается мощность излучения резонатора 10, а следовательно, и мощность управляемой световой энергии. Далее в результате многократной циркуляции по контуру происходит лавинообразное увеличение мощности при использовании положительной обратной связи, которая компенсирует потерю световой энергии при прохождении ее через полупрозрачные зеркала 5 и 9. Поэтому оптимальное время накачки равно времени достижения максимальной мощности.

Дополнительный источник света с частотой, превышающей частоту излучения резонатора 6, должен иметь мощность, достаточную для запуска усилительного процесса.

Предлагаемое устройство может быть применено в системах, где необходимо увеличить мощность излучения без дополнительных энергетических затрат. Это улучшает тактико-технические характеристики лазерных систем и их экономическую эффективность.

Лазерное передающее устройство состоит из блока накачки, резонатора, полупрозрачного зеркала, выходного объектива и второго объектива. Оптический выход блока накачки оптически связан с резонатором, оптический выход которого через полупрозрачное зеркало связан с оптическим входом выходного объектива. Введены оптически управляемый транспарантный усилитель, дополнительный источник света с частотой, превышающей частоту излучения резонатора, три отражательных зеркала и дополнительное полупрозрачное зеркало. Оптический выход резонатора дополнительно связан через полупрозрачное зеркало с первым оптическим входом оптически управляемого транспарантного усилителя, у которого второй оптический вход связан через дополнительное полупрозрачное зеркало с выходом дополнительного источника света, а оптический выход оптически управляемого транспарантного усилителя через три отражательных зеркала, дополнительное полупрозрачное зеркало и второй объектив связан с резонатором с возможностью осуществления его дополнительной накачки. Обеспечивается увеличение мощности без увеличения громоздкости. 1 ил.

Лазерное передающее устройство, состоящее из блока накачки, резонатора, полупрозрачного зеркала, выходного объектива и второго объектива, причем оптический выход блока накачки оптически связан с резонатором, оптический выход которого через полупрозрачное зеркало связан с оптическим входом выходного объектива, отличающееся тем, что введены оптически управляемый транспарантный усилитель, дополнительный источник света с частотой, превышающей частоту излучения резонатора, три отражательных зеркала и дополнительное полупрозрачное зеркало, причем оптический выход резонатора дополнительно связан через полупрозрачное зеркало с первым оптическим входом оптически управляемого транспарантного усилителя, у которого второй оптический вход связан через дополнительное полупрозрачное зеркало с выходом дополнительного источника света, а оптический выход оптически управляемого транспарантного усилителя через три отражательных зеркала, дополнительное полупрозрачное зеркало и второй объектив связан с резонатором с возможностью осуществления его дополнительной накачки.