ЛАЗЕР Советский патент 1995 года по МПК H01S3/07 

Изобретение относится к лазерной технике и может быть использовано в лазерах, работающих в периодическом или непрерывном режиме с твердотельным активным элементом и поляризатором внутри резонатора.

Известны устройства с компенсацией двулучепреломления, наведенного в активном элементе, содержащее излучатель, в активном элементе которого или в специальном стержне, помещенном внутрь резонатора, создаются напряжения, расположенные в тех же местах, что и возникающие при накачке в активном элементе напряжения, и имеющие одинаковую с ними величину, но противоположный знак.

Основным недостатком этих устройств является то, что величина термооптических напряжений зависит от энергии накачки и поэтому полная компенсация наведенного двулучепреломления осуществляется только при одном значении энергии накачки.

Основным недостатком этого устройства является невозможность его применения в случае отсутствия в активном элементе продольной плоскости симметрии наведенного двулучепреломления.

Из всех известных технических решений наиболее близок к заявляемому лазер, в резонаторе которого имеются поляризатор, два активных элемента и 90^о-ный вращатель плоскости поляризации, помещенный между активными элементами; активные элементы, близкие по материалу и размерам, расположены в двух отдельных осветителях. Однако в таком лазере практически существующая неидентичность параметров как ламп накачки, так и активных элементов вызывает разброс величины наведенной анизотропии в активных элементах, и полная компенсация наведенного двулучепреломления отсутствует.

Статистический разброс параметров ламп накачки является причиной нестабильности (от вспышки к вспышке) энергии излучения.

Для компенсации действия термических линз, наводимых в активных элементах, требуется сложная коррекция, которая в прототипе осуществлена путем применения выпукло-вогнутых сферических зеркал резонатора.

Применение двух осветителей вызывает увеличение длины резонатора, а следовательно, габаритов излучателя и снижение энергии генерации.

Цель изобретения увеличение КПД, повышение равномерности распределения излучений по поперечному сечению активного элемента, увеличение стабильности генерационных характеристик путем повышения степени компенсации и уменьшения величины наведенного двулучепреломления в активном элементе с одновременным упрощением схемы и уменьшением габаритов излучателя.

Цель достигается тем, что в излучателе, содержащем осветитель, активный элемент, 90^о-ный вращатель плоскости поляризации, поляризатор и модулятор добротности, расположенные в резонаторе, и систему накачки активного элемента, активный элемент выполнен секционированным из четного количества, например двух, секций одинаковой длины, соединенных последовательно кольцами из материала с высокой химической и лучевой прочностью, при этом в каждом нечетном кольце расположен 90^о-ный вращатель плоскости поляризации и все секции размещены в одном осветителе.

Пример конкретного выполнения устройства приведен на чертеже. Излучатель состоит из активного элемента, выполненного из двух секций 1 и 2 из кристалла иттрий-алюминиевого граната с неодимом, соединенных друг с другом металлическим кольцом 3, внутри которого имеется 90^о-ный вращатель плоскости поляризации из кристаллического кварца 4, импульсной лампы накачки 5; осветителя 6, поляризатора 7, электрооптического модулятора добротности 8 и резонатора, образованного зеркалами 9 и 10. Обе секции изготовлены из одной и той же були, Z-ось кварцевой пластины направлена по оси активного элемента. С целью усиления жесткости секционированного активного элемента на внешней поверхности кольца изготовлены ребра, практически не оказывающие сопротивления потоку охлаждающей жидкости.

При указанном расположении секций активного элемента во время работы излучателя в этих секциях устанавливаются одинаковые распределения термически наведенного двулучепреломления. Световой поток после прохождения одной из секций активного элемента из-за наличия вращателя плоскости поляризации входит в следующую секцию с поворотом плоскости поляризации на 90^о. Таким образом, влияние на световой поток наведенного двулучепреломления в обеих секциях активного элемента взаимно компенсируется, и параметры излучателя с поляризатором в резонаторе не ухудшаются в процессе работы.

С целью уменьшения углового расхождения и увеличения мощности излучения в каждом четном кольце устанавливаются коррегирующие линзы. В этом случае световой поток, пройдя две соседние секции, падает на линзу, компенсирующую действие термических линз в этих секциях.

Использование изобретения позволяет увеличить мощность излучения при той же мощности накачки посредством компенсации двулучепреломления, приводящего к увеличению потерь излучения; увеличить стабильность генерационных характеристик, т.к. при замене нескольких осветителей одним сокращается число ламп накачки и уменьшается статистический разброс параметров излучения накачки; уменьшить угловое расхождение излучения посредством компенсации коррегирующими линзами действия термических линз, наводимых в секциях активного элемента, упростить схему и уменьшить габариты излучателя посредством замены нескольких осветителей одним, повысить равномерность распределения излучения по поперечному сечению активного элемента путем уменьшения величины наведенного двулучепреломления в секциях активного элемента за счет теплоотвода через соединительные кольца.

1. ЛАЗЕР, содержащий осветитель, активный элемент, 90^o-ный вращатель плоскости поляризации, поляризатор и модулятор добротности, расположенные в резонаторе, и систему накачки активного элемента, отличающийся тем, что, с целью увеличения КПД излучателя, повышения равномерности распределения излучения в активном элементе и увеличения стабильности характеристик излучения, активный элемент выполнен секционированным из четного числа секций одинаковой длины, соединенных последовательно кольцами из материала с большей теплопроводностью, чем материал активного элемента, при этом в каждом нечетном кольце расположен 90^o-ный вращатель плоскости поляризации, а секции размещены в одном осветителе. 2. Лазер по п.1, отличающийся тем, что, с целью уменьшения углового расхождения и увеличения мощности излучения, в каждом четном кольце установлена коррегирующая линза.