Твердотельный лазер с накачкой светодиодами Советский патент 1987 года по МПК H01S3/91 

00

Oi

18

Изобретение относится к квантовой электронике, а более конкретно, к устройству твердотельных лазеров с накачкой светодирдами, предназначенных для использования в волоконно-оптических линиях связи, для настройки оптических систем, измерения оптических характеристик лазерных материалов и т.д.

Известен твердотельный лазер с накачкой светодиодами, в котором активный элемент накачивается несколькими линейными сборками светодиодов, расположенными вокруг боковой поверхности активного элемента.

Наиболее близок по своей технической сути к предлагаемому твердотельный лазер с накачкой светодиодами, содержащий активный элемент, линейные сборки светодиодов, расположенные вдоль боковой поверхности активного элемента, иммерсионную среду и отражатель. Активный элемент располагался в посеребренном отполированном канале. Канал образован тремя отдельными секторами, в зазорах между котоЬыми располагались три линейные сборки светодиодов. Канал заполнялся иммерсионной жидкостью (d -монобромнафталин). Такая конструкция обеспечивает симметричное расположение линейных сборок светодиодов вокруг активного элемента.

При таком расположении линейных

сборок светодиодов заметная доля излучения накачки после прохождения через активный элемент попадает в зазоры между отражающими поверхностями, что приводит к уменьшению эффективности накачки, Наличие иммерсионной среды между отражателем и боковой поверхностью активного-элемента также заметно уменьшает долю излучения накачки, которая поглощается в активном элементе. Использование жвдкости в качестве иммерсионной среды не позволяет использовать ее для крепления активного элемента. В этом случае необходимо для этой цели использовать дополнительные узлы, что приводит к усложнению конструкций. Кроме того, из-за отсутствия теплоотвода от светодиодов, конструкция может работать только в режиме одиночных импульсов. Целью настоящего изобретения явля атся устранение указанных недостатков и увеличение как коэффициента

72

полезного действия лазера, так и средней мощности лазерного излучения

Указанная цель достигается тем, что в известном твердотельном лазере со светодиодной накачкой, содержащем активный элемент, линейные сборки светодиодов, расположенные вдоль боковой поверхности активного элемента иммерсионную среду и отражатель, линейные сборки светодиодов сгруппированы на общем теплоотводе с одной стороны активного элемента в единый источник накачки таким образом, что их излучающие поверхности образуют грани призмы, иммерсионная среда выбрана твердой и помещена между боковой поверхностью активного элемента и линейными сборками светодиодов, активный элемент может быть закреплен на излучающих поверхностях линейных сборок светодиодов с помощью оптического клея, который является твердой иммерсионной средой.

На чертеже схематически изображен общий вид одного из вариантов предложенного твердотельного лазера с накачкой линейными сборками светодиодов.

Лазер содержит активный элемент Ь две линейные сборки светодиодов 2, отражатель 3, иммерсионную среду 4, которые располагаются на общем теплоотводе 5. Резонатор лазера образован двумя сферическими зеркалами 6.

Каждая линейная сборка состоит из 1 2-й последовательно соединенных между собой светодиодов, изготовленных, на основе многослойных фотоэлектроЛ1бминесцентных структур с гетеропереходами в системе арсенид алюминия арсенид галлия. Активный элемент цилиндрической формы размером 0 1,5 х |х 20 мм из алюмоиттриевого граната с йеодимом, закрепляется на излучающих поверхностях Линейных сборок светодирдов с помощью иммерсионной среды. Вдоль боковой поверхности активного элемента, свободной от линейных сборок светодиодов, располагается позолоченный отражатель.

Лазер работает следующим образом.

При пропускании тока через светодиоды в прямом направлении в активной области каждого светодиода возникает излучение. Состав твердого раствора арсенид галлия - арсенид алюминия, на основе которого изготовлены светодиоды, подобран таким образом. 3 8 чтобы спектр излучения светодиодов совпадал с интенсивными линиями поглощения ионов неодима в алюмоиттриевом гранате. Поглощение излучения светодиодов ионами неодима в активном элементе приводит к созданию инверсной населенности между уровнями ионов неодима, и при достаточном уровне накачки в активном элементе в направлении оси резонатора возника ет когерентное монохроматическое излучение. Испытания показали высокую эффективность работы предлагаемого лазера. Была получена средняя мощность лазерного излучения около 50 мВт и достигнут КПД 0,2%, что более чем на порядок превьшает среднюю мощность лазерного излучения и КПД, полученньш в прототипе.

ТВЕРДОТЕЛЬНЫЙ ЛАЗЕР С НАКАЧКОЙ СВЕТОДИОДАМИ, содержащий активный элемент, линейные сборки светодиодов, расположенные вдоль боковой поверхности активного элемента, иммерсионную среду И отражатель, размещенный вдоль боковой поверхности активного элемента, свободной от линейных сборок светодиодов, о т л и (Чающийся тем, что, с целью увеличения КПД лазера, средней мощности лазерного излучения и упрощения конструкции, линейные Сборки све тодиодов сгруппированы на общем теплоотводе с ОДНОЙ стороны активного элемента в единый источник накачки так, что ИХ излучающие поверхности образуют грани призмы, иммерсионная среда выбрана твердой и помещена между боковой поверхностью активного § элемента и линейными сборками свето(Л диоДов.