Жидкостный лазер Советский патент 1977 года по МПК H01S3/04 H01S3/20 

1

Изобретение относится к квантовой электронике и может использоваться в лазерах с жидким активньом элементом.

Известен твердотельный лазер, работающий в частотном режиме l. В процессе работы лазера происходит неоднородный нагрев активного элемента по сечению, а также нагрев активного элемента от и;1пульса к импульсу. Этот нагрев приводит к изменению излучательных характеристик лазера или к. срыву генерации.

Для уменьшения неоднородного нагреВа активного элемента по сечению и нагрева активного элемента от импульса к импульсу используют активный элемент в виде сегментов, помещенных в прозрачную жидкую среду, которая прокачивается насосом по замкнутому циклу и поддерживается при определенной температуре с помощью термостата. Для уменьшения нагрева источника оптической накачки его помещают в прозрачную для излучения рубашку, заполненную жидкостью, которая прокачивается насосом по другому замкнутому циклу и поддерживается при определенной температуре с помощью термостата, в атой конструкции лазера удается значительно снизить температурные неоднородности в твердом актив-. йом элементе и тем самьм повысить частоту следования импульсов генерации лазера.

Известен жидкостный лазер, содержащий оптический резонатор, активный э.пемент, прокачиваемый через кювету с рубашкой, охлаждаемой потоком жидкостного фильтра, источник оптической

накачки и систему управления лазером CU

Недостатком известного лазера является низкая ) частота следования импульсов генерации, которая ограничивается временем выравнивания

температуры жидкого активного элемента и внутренней стенки кюветы после каждого импульса. Нагрев жидкогоактивного элемента и внутренней стенкн | юветы до разных температур происхо41ИТ во время импульса оптической нй;качки из-за поглощения излучения оптической, накачки. Время выравнивания ±емператур вданном случае зависит оу абсолютных значений температур, их

разности и ряда других факторов. При работе лазера в частотном режиме с пвриодом следования импульсоа оптической накачки меньшим, чем время вырав яивания температур в жидком активном

элементе, возникают оптические неодно1)одности, которые приводят к ухудшению .излучат впьньес характеристик лазера, снижению КПД генерации, а в ряде случаев к срыву генерации. В связи с тем, что жидкий активный элемент необ ходимо прокачивать через кювету вслед ствие его фотораспада и перед очередным импульсом генерации жидкий активный элемент полностью заменяется, а стенка кюветы подвергается действию оптического излучения .источника накачки за время работы лазера; разност температур между жидким активным элементе и внутренней стенкой кюветы увеличивается. Для уменьшения времеии ««йпбратури нвобхряммо умфньцать разность температуры между ЖИДКИ14 активным элементом и внутренней с.1генкой кюветы. Уменьшать разност температур в приведённых конструкциях кюветы с рубашкой можно путем изменеиия температуры жидкого активного эле мента я жидкого фильтра во время работы лазера. Поэтому для заданной частоты сдедования импульсов генерации лазера должна поддерживаться определенная температура жидкого активного элемента и жидкого фильтра, причем для того; чтобы иметь стационарные излучательные характеристики лазера с начала его работы, необходимо изменять температуру жидкого активното элемента и жидкого фильтра по ме ре иа грева внутренней стенки кюветы. Таким образом, для увеличения частоты следования импульсов генерации лазера необходимо введение дополнительного устройства, которое поддерживает определенную температуру жидкого Активного элемента.и жидкого фильтра, разную для разных частот следования импульсог генерации. Цель изобретения - увеличение частоты следования импульсов генерации лазера С сохранением его КПД. Это достигается тем, что в предлагаемом жидкостном лазере перед входом в кювету введено устройство, выравнивгирщее температуры активного и фильтра до температуры стенки кювегты. Устройство для выравнивания температур может (5ыть выполнено в виде полого щслиндра для протекания фильтра, внутри которого расположена трубка для протекания активного элементаг выполненная, например, в виде спирали На чертеже I изображен предлагаемый лазер с жидким активным элементом, один из вариантов.; Лазер содержит кювету 1 с рубашкой 2, помещенную в оптический резонатор, образованный двумя зеркалами 3, лампы 4 накачки, систему5 питания ламп 4, систему б управления лазером, систему прокачки жидкого активного элемента, состоящую из насоса: 7, бака 8, трубопроводов 9, систему прокачки жидкого фильтра, состоящую из насоса 10, ба ка 11, трубопроводов 12, саморегулирующееся термоустройство, приближающее температуру жидкого активного элемента и жидкого фильтра к рабочей температуре стенки кюветы, выполненное, например, в виде полого цилиндра 13 для протекания фильтра и размещенной в указанном цилиндре спиральной трубки 14 с жидким «Активным элементом. Системой 6 управления задается режим работы системы 5 питания, ламп 4 и насосов 7, 10 систем прокачки жидкого активного элемента и жидкого фильтра соответственно. Во время вспышки ламп 4 происходит оптическое вовбуждеийв активного эле мента. Посла импульса енерации происходит быстрое {в Течение нескольких секунд и менее) выравнивание температур 4ежду активным :э;1 ентом, протекающем:в кювете 1 и трубопрдводе 9, и виутренней стенкой кюветы 1. При этом срабатывает саморегулирующееся термоустройство, состоящее из полого цилиндра 13 и спиральной трубки 14, и температура жидкого активного элемента и жидкого фильтра выравнивается до рабочей температуры стенки кюветы, которая, в свою очередь, изменяется в зависимости от частоты следоваиия импульсов генерации лазера. В предлагаемом лаэере удалось уве личить частоту следования импульсов геиерации более чеМ в 5 раз, по срав нению с известиым, уменьшить время выхода излучательных характеристик лазера на стационарный режим. Устрой ство просто и применимо в широком диапазоне частот генераций лазера. Уве личение температуры в жидком активHdiM элементе до практически не влияет на излучательныехарактеристики лазера. Формула изобретения , 1. Жидкостный лазер, содержащий оптический резонатор, активный элемент, прокачиваемый через кювету с рубашкой, охлаждаемой потоком жидкозтного фильтра, и источник оптической накачки, от л и ч а ю щ и и с я тем, ftTo, с-целью увеличения частоты следования импульсо в генерации лазера с сохранением его КПД, перед входом в кювету введено устройство, выравниваюее температуры активного элемента и 4 ильтра до температуры стенки кюветы. 2. Лазер по п. I, отличаюU и и с я тем,, что устройство для выавнивания температур выполнено в вие полого хшлиндра для протекания ильтра, внутри которого расположена рубка для протекания активного элемента, выполненная, например, в виде спирали.

I Источники -.нформации, п{ инятые во йнимание при экспертизе:

1. Патент аЧА 0-3569860, кл. 331-94.5, 1971.

2 . Проспект фирмы eeectro-Photcmfes ),SUA,9-ll , аетЧев 1972.