Изобретение относится к квантовой электронике, а именно к импульсным лазерам с модуляцией добротности, и может быть использовано для получения стабильного моноимпульсного режима генерации твердотельных лазеров с оптической накачкой и пассивной модуляцией добротности резонатора.
Известен способ обеспечения моноимпульсного режима работы в течение всего срока эксплуатации лазера в широком диапазоне температур окружающей среды, заключающийся в прерывании оптической накачки активного элемента после генерации первого же импульса излучения лазера.
Недостатки известного способа состоят в увеличении габаритов и массы системы накачки лазера из-за необходимости использования сильноточной электроники в устройстве прерывания накачки, в преждевременном износе элементов лазера, вследствие того, что энергия накачки превышает минимально необходимую; кроме того, при быстром разряде накопителя создаются помехи, затрудняющие работу сопрягаемой с лазером аппаратуры.
Известны способ и устройство для стабилизации моноимпульсного режима работы лазера.
Способ заключается в изменении напряжения на лампе накачки в зависимости от разности между величиной временной задержки от начала импульса накачки до момента генерации импульса излучения лазера и величиной опорной временной задержки. Величина опорной временной задержки устанавливается равной величине временной задержки между началом импульса накачки и моментом генерации импульса излучения в начальный период эксплуатации при пороговой энергии накачки (минимальная энергия накачки активного элемента, при которой обеспечивается стабильный моноимпульсный режим работы лазера).
Лазер содержит блок управления напряжением накачки, установленный на выходе лазера фотоприемник, выход которого соединен с выходом блока управления энергией накачки, второй вход и выход которого соединены соответственно с дополнительным выходом и управляющим входом блока накачки. В этом устройстве сигнал, соответствующий началу импульса накачки активного элемента, поступает с дополнительного выхода блока накачки на второй вход блока управления напряжением накачки, на первый вход которого с выхода фотоприемника поступает сигнал, соответствующий моменту генерации импульса излучения. В блоке управления напряжением накачки определяется разность между величиной временной задержки от начала импульса накачки активного элемента до момента генерации импульса излучения и величиной опорной временной задержки. Напряжение управляющего сигнала на выходе блока управления напряжением накачки изменяется соответственно величине и знаку указанной разности и используется в блоке накачки в качестве опорного для установки напряжения на лампе накачки.
Существенный недостаток этих технических решений связан с тем, что стабилизация временной задержки от начала импульса накачки до момента генерации импульса излучения позволяет обеспечить сохранение моноимпульсного режима работы лазера при воздействии на него дестабилизирующих факторов при условии, что длительность импульса накачки активного элемента лазера остается постоянной. Однако в процессе эксплуатации в температурном диапазоне работы лазера происходит изменение длительности импульса накачки, вызванное изменением параметров разрядного контура схемы питания лампы накачки. Это приводит к тому, что величина временной задержки от начала импульса накачки до момента генерации импульса излучения при пороговой энергии накачки активного элемента в процессе эксплуатации лазера будет отличаться от величины опорной временной задержки, измеренной при пороговой энергии накачки активного элемента в начальный период эксплуатации лазера, что вызывает снижение точности слежения энергией накачки за изменением температуры и состоянием активного элемента, лампы накачки, отражателя и не позволяет обеспечить достаточно высокую стабильность моноимпульсного режима работы лазера и предотвратить преждевременный износ элементов лазера.
Цель изобретения состоит в повышении стабильности моноимпульсного режима и увеличении ресурса работы лазера.
На чертеже изображена схема лазера с помощью которой реализован способ стабилизации моноимпульсного режима.
Лазер содержит устройство управления 1, блок управления напряжением накачки 2, фотоприемник 3, цепочку диода 4, резистор 5, формирователь импульсов 6, блок накачки 7, лампу накачки 8, активный элемент 9, зеркала резонатора 10 и 11, фототропный затвор 12, емкостный накопитель 13 и дроссель 14.
Лазер работает следующим образом.
Для настройки устройства управления 1 определяется напряжение на лампе накачки VНо, соответствующее пороговой энергии накачки активного элемента лазера в начальный период эксплуатации лазера, а также амплитуда соответствующего управляющего сигнала на входе блока накачки 7 Vупр.о.
Одновременно измеряется величина задержки τоп от момента окончания разряда емкостного накопителя 13 до момента генерации импульса излучения.
Таким образом, в исходном состоянии (после подачи напряжения питания) на выходе блока управления напряжением накачки 2 появляется напряжение Vупр.о. Это напряжение используется в блоке накачки 7 в качестве опорного для сравнения с частью напряжения емкостного накопителя 13 блока накачки 7, благодаря чему напряжение на лампе накачки 8 становится равным VНо.
После того как блок накачки 7 осуществляет поджиг лампы накачки 8, происходит накачка активного элемента 9 высокоинтенсивной вспышкой света, возникающей при разряде емкостного накопителя 13 через лампу накачки 8.
В начале вспышки дроссель 14 в образованном лампой накачки 8 и емкостным накопителем 13 блока накачки 7 контуре накапливает энергию. После окончания разряда емкостного накопителя 13 происходит переключение разрядного тока в контур, образованный дросселем 14, цепочкой из последовательно соединенных диода 4 и резистора 5 и лампой накачки 8. Накопленная дросселем 14 энергия постепенно отдается в лампу накачки 8.
В тот момент, когда происходит переключение разрядного тока в контур, образованный дросселем 14, резистором 5, диодом 4 и лампой накачки 8, на выводах резистора 5 появляется сигнал (в виде напряжения отрицательной полярности относительно общей шины устройства), по переднему фронту которого формирователь импульсов 6 выдает нормированный по амплитуде сигнал, поступающий на второй вход блока управления напряжением накачки 2.
С началом импульса накачки в активном элементе 9 появляется и начинает расти инверсная заселенность. По достижении порогового значения плотности инверсной заселенности фототропный затвор 12 просветляется под воздействием люминесценции активного элемента 9 и происходит генерация импульса излучения. Часть излучения через зеркало 10 попадает на вход фотоприемника 3.
При этом на выходе фотоприемника 3 формируется сигнал, поступающий на первый вход блока управления напряжением накачки 2, выходное напряжение которого изменяется соответственно величине и знаку разности между величиной задержки от момента окончания разряда емкостного накопителя 13 до момента генерации импульса излучения τзад и величиной опорной временной задержки τоп.
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| СПОСОБ СТАБИЛИЗАЦИИ ЭНЕРГИИ В ИМПУЛЬСЕ ИЗЛУЧЕНИЯ ТВЕРДОТЕЛЬНОГО ЛАЗЕРА С ДИОДНОЙ НАКАЧКОЙ И АКТИВНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ ДОБРОТНОСТИ | 2023 |
|
RU2802171C1 |
| ТВЕРДОТЕЛЬНЫЙ ИМПУЛЬСНЫЙ ЛАЗЕР | 1995 |
|
RU2087063C1 |
| КВАНТРОН МОНОИМПУЛЬСНОГО ЛАЗЕРА | 1987 |
|
SU1466600A1 |
| ТВЕРДОТЕЛЬНЫЙ МОНОИМПУЛЬСНЫЙ ЛАЗЕР И ДВУХВОЛНОВЫЙ ЛАЗЕРНЫЙ ГЕНЕРАТОР | 2006 |
|
RU2346367C2 |
| ИМПУЛЬСНЫЙ ТВЕРДОТЕЛЬНЫЙ ЛАЗЕР | 1991 |
|
SU1829827A1 |
| КОЛЬЦЕВОЙ ЛАЗЕР | 1984 |
|
SU1253396A2 |
| ИМПУЛЬСНЫЙ ТВЕРДОТЕЛЬНЫЙ ЛАЗЕР | 1994 |
|
RU2076413C1 |
| ЛАЗЕРНАЯ СИСТЕМА И ДВУХИМПУЛЬСНЫЙ ЛАЗЕР | 1998 |
|
RU2144722C1 |
| СПОСОБ ВОЗБУЖДЕНИЯ ИМПУЛЬСНЫХ ЛАЗЕРОВ НА САМООГРАНИЧЕННЫХ ПЕРЕХОДАХ АТОМОВ МЕТАЛЛОВ, РАБОТАЮЩИХ В РЕЖИМЕ САМОРАЗОГРЕВА, И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ | 2003 |
|
RU2251179C2 |
| СКАНИРУЮЩИЙ ЛАЗЕР | 1998 |
|
RU2142664C1 |
Использование: лазерная техника. Сущность изобретения: в способе управляемой энергией накачки активного элемента лазера путем изменения напряжения на лампе накачки. Измеряют в определенном интервале величину временной задержки и опорной задержки. В устройство введены последовательно соединенные диод и резистор, а также формирователь импульсов. 1 ил.
СПОСОБ СТАБИЛИЗАЦИИ МОНОИМПУЛЬСНОГО РЕЖИМА ЛАЗЕРА И МОНОИМПУЛЬСНЫЙ ЛАЗЕР
1. Способ стабилизации моноимпульсного pежима лазеpа путем упpавления энеpгией накачки активного элемента лазеpа, заключающийся в изменении напpяжения, подаваемого с емкостного накопителя блока накачки на лампу накачки, пpопоpционально pазности величин вpеменной задеpжки τзад , измеpяемой пpи каждом импульсе накачки между импульсом накачки и моментом начала генеpации импульса излучения, и опоpной вpеменной задеpжки τоп , измеpяемой между импульсом накачки и моментом начала генеpации импульса излучения в начальный момент получения моноимпульсного pежима pаботы лазеpа пpи энеpгии накачки, поpоговой для генеpации одного импульса излучения, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности моноимпульсного pежима и увеличения pесуpса pаботы лазеpа, величины τзад и τоп измеpяют от момента окончания pазpяда емкостного накопителя.
