ПОРТАТИВНЫЙ МНОГОЦВЕТНЫЙ ИМПУЛЬСНО-ПЕРИОДИЧЕСКИЙ ВОЛОКОННЫЙ ЛАЗЕРНЫЙ ИЗЛУЧАТЕЛЬ С ПИРОТЕХНИЧЕСКОЙ НАКАЧКОЙ Российский патент 2009 года по МПК H01S3/07 

Изобретение может быть использовано для исследования стойкости оптико-электронных средств к лазерному излучению.

Известен ряд устройств [1, 2], предназначенных для исследования стойкости оптико-электронных средств к лазерному излучению, основанных на накачке активного элемента с помощью пиротехнических ламп. При этом данные устройства обладают рядом существенных недостатков.

В устройстве [1] используется конструкция лазера с накачкой коаксиальным пиротехническим патроном волоконно-оптического активного элемента. Само устройство сравнимо по размерам с авторучкой и имеет ряд недостатков:

излучатель работает только на одной длине волны, что накладывает ограничения по использованию его в ряде прикладных и исследовательских задач;

излучатель является моноимпульсным и требует довольно длительного времени перезарядки.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому источнику является портативный многоцветный импульсно-периодический источник лазерного излучения с пиротехнической накачкой [2], содержащий несколько пиротехнических ламп и три различных активных элемента, представляющих собой стержни с плоскопараллельными торцами изготовленных из стекла, активированного ионами неодима Nd³⁺, стекла, активированного ионами эрбия Er³⁺, и граната, активированного ионами хрома Cr³⁺. Источник состоит из блока накачки и оптического блока, выполненных в виде вращающихся цилиндрических барабанов с горизонтальными проточками, покрытыми светоотражающим материалом.

Недостатками данного технического решения являются:

необходимость обработки торцов стержней активных элементов специальными светоотражающими материалами, которые разрушаются под действием импульсного излучения;

в одном импульсе возможно получение только одной волны излучения;

наличие вращающихся деталей, снижающих надежность устройства.

Задачей заявляемого изобретения является получение многоразового, портативного, надежного в хранении и простого в применении излучателя, обеспечивающего на выходе интенсивное узконаправленное импульсно-периодическое лазерное излучение с длиной волны 1,03 мкм, 1,06 мкм и 2,9 мкм, с различной комбинацией длин волн в одном импульсе.

Для решения данной задачи предложен источник оптического излучения с пиротехнической накачкой, содержащий несколько пиротехнических ламп накачки [3, 4] (количество ламп зависит от объема обоймы) и три различных активных элемента, представляющих собой волоконно-активные элементы, изготовленные из стекла, активированного ионами иттербия Yb³⁺, неодима Nd³⁺ и эрбия Er³⁺ для трансформации широкополосного оптического излучения в лазерное излучение с длиной волны 1,03 мкм, 1,06 мкм и 2,9 мкм соответственно.

Отличительные признаки заявляемого изобретения состоят в том, что:

а) используются волоконно-активные элементы различных видов, что в совокупности с работой системы затворов и системы призм полного отражения позволяет получать лазерное излучение с различной длиной волны и с различной комбинацией длин волн в импульсе.

б) блок излучателя выполнен в виде системы трубок, состоящей из цилиндрического зеркального отражателя и кварцевой трубки, между которыми находятся волоконно-активные элементы спиралевидной формы;

в) конструкция корпуса позволяет выбрасывать отработанные пиротехнические лампы за счет подачи новых.

Наличие данных признаков определяет соответствие заявляемого технического решения критерию «новизна».

В результате патентного поиска до даты подачи заявки не выявлено технических решений, которым присущи признаки, идентичные всей совокупности существенных признаков, содержащихся в предлагаемой заявке, что говорит об изобретательском уровне предлагаемого технического решения.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.

В корпусе 1 расположены пиротехнической лампы накачки 2, блок излучателя 3, система призм полного отражения 4, система затворов 5, отверстие для выброса отработанных ламп 6, выходная оптическая линза 7, обойма 8, блок управления работой системы затворов 9 и переключатель режимов 10. Блок излучателя 3 включает волоконно-активные элементы 11, кварцевую трубку 12 и отражатель 13.

В состав устройства входят три вида волоконно-активных элементов:

1. волокно из стекла, активированного ионами иттербия Yb³⁺;

2. волокно из стекла, активированного ионами неодима Nd³⁺;

3. волокно из стекла, активированного ионами эрбия Er³⁺.

Для более полного использования излучения пиротехнической лампы накачки волоконно-активные элементы помещаются внутрь зеркального отражателя. Волоконно-активные элементы равномерно наматываются на специальную кварцевую трубку для фильтрации вредного ультрафиолетового излучения. Одновременно трубка выполняет роль направляющей для подачи и выброса использованных пиротехнических ламп.

Особенность работы устройства состоит в том, что новая пиротехническая лампа накачки 2 подается в кварцевую трубку 12, выбрасывая отработанную через отверстие 6 в корпусе 1. В отражателе 13 происходит поджиг новой пиротехнической лампы. Ее излучение преобразуется во всех волоконно-активных элементах 11 в лазерное. За счет работы системы затворов 5 формируется необходимая комбинация длин волн в импульсе, который по системе призм полного отражения 4 подается на выходную оптическую линзу 7, где формируется в направленный луч. Управление работой системы затворов 5 осуществляется блоком управления 9 посредством изменения положения переключателя режимов 10. В качестве устройства для подачи новых пиротехнических ламп применяется обойма 8.

Литература

1. Патент RU 2217850 С2, 7 H01S 3/091, 24.08.2001.

2. Патент RU 2293412 C1, 7 H01S 3/02, 27.06.2005.

3. Патент на изобретение №2239264 от 27.10.2004 г.

4. Патент на изобретение №2227244 от 20.04.2004 г.

Изобретение относится к импульсно-периодическим волоконным лазерным излучателям с пиротехнической накачкой и может быть использовано для исследования стойкости оптико-электронных средств к лазерному излучению. Техническим результатом изобретения является получение многоразового, портативного, надежного в хранении и простого в применении излучателя, обеспечивающего на выходе интенсивное узконаправленное импульсно-периодическое лазерное излучение с длиной волны 1,03 мкм, 1,06 мкм и 2,9 мкм, с различной комбинацией длин волн в одном импульсе. Устройство содержит блок излучателя, пиротехнические лампы и обойму для хранения пиротехнических ламп, при этом в устройство дополнительно введены волоконно-активные элементы, изготовленные из стекла, которое для каждого отдельного волоконно-активного элемента активировано ионами химического элемента, отличного от ионов, которыми активируются другие волоконно-активные элементы, система затворов и система призм полного отражения, а блок излучателя выполнен в виде системы трубок, состоящей из цилиндрического зеркального отражателя и кварцевой трубки, между которыми находятся волоконно-активные элементы спиралевидной формы. 1 ил.

Портативный многоцветный импульсно-периодический волоконный лазерный излучатель с пиротехнической накачкой, содержащий блок излучателя, пиротехнические лампы и обойму для хранения пиротехнических ламп, отличающийся тем, что в него дополнительно введены волоконно-активные элементы, изготовленные из стекла, которое для каждого отдельного волоконно-активного элемента активировано ионами химического элемента, отличного от ионов, которыми активируются другие волоконно-активные элементы, система затворов и система призм полного отражения, а блок излучателя выполнен в виде системы трубок, состоящей из цилиндрического зеркального отражателя и кварцевой трубки, между которыми находятся волоконно-активные элементы спиралевидной формы.