Лазер с зигзагообразным активным элементом

 

Использование: приборы квантовой электроники, а именно мощные твердотельные лазеры. Сущность изобретения: лазер с зигзагообразным активным элементом состоит из открытого оптического резонатора, лампы накачки, и твердотельного, в форме параллелепипеда с прямоугольной гранью в основании активного элемента, состоящего из прозрачных призм и плоскопараллельных пластин из стимулирующего материала. Между пластинами и прозрачными призмами имеются зазоры, зазор заполнен материалом с показателем преломления, меньшим показателя преломления стимулирующего материала. Между пластинами из стимулирующего материала и прозрачными призмами имеется зазор шириной в четверть длины волны оптического излучения, генерируемого лазером, или пленка из прозрачного для оптического излучения материала, полностью заполняющего зазоры между призмой и пластиной из стимулирующего материала. Показатель пеломления пленки меньше показателя преломления материалов призмы и пластины. 1 з. п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к приборам квантовой электроники, а именно к мощным твердотельным оптическим квантовым генераторам (лазерам).

Известен твердотельный лазер, активный элемент которого выполнен в виде протяженного прозрачного составного тела, имеющего форму параллелепипеда с прямоугольной гранью в основании [1] Его боковые грани проходят параллельно лазерной оси, пластины стимулирующего материала расположены относительно лазерной оси зигзагообразно, на торцах тела предусмотрены прямые прозрачные призмы с основаниями в виде многоугольников, граничащих с обеими гранями основания тела и гранями ближайших пластин. Между каждыми двумя смежными пластинами расположена прямая прозрачная призма с треугольным основанием.

Однако активный элемент данного лазера мало накапливает энергию, поскольку блоки из стимулирующего и прозрачного материалов имеют одинаковые по величине показатели преломления, а также имеют оптический контакт друг с другом (или зазор, заполненный хладагентом с показателем преломления одинаковым по величине с показателями преломления стимулирующего материала и материала призм). Это приводит к тому, что значительная часть световой энергии проходит сквозь активный элемент без поглощения. Все это способствует значительной потере излучения накачки.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является лазер с зигзагообразным активным элементом [2] содержащий лампы накачки, открытый оптический резонатор и активный элемент в форме параллелепипеда с прямоугольной гранью в основании и состоящий из многочисленных блоков стимулирующего и прозрачного материалов, причем блоки стимулирующего материала выполнены в виде плоскопараллельных пластин (с показателем преломления n 1,7) и расположены относительно лазерной оси зигзагообразно, а блоки из прозрачного материала выполнены в виде прямых призм и расположены по обе стороны пластин, причем между пластинами из стимулирующего материала и прозрачными призмами имеется зазор, заполненный хладагентом (с показателем преломления n 1,48).

Недостатком данного лазера является то, что при зазоре большем λ /4 между пластинами и призмами значительная часть световой энергии накачки теряется.

В предлагаемом лазере, содержащем лампы накачки, открытый оптический резонатор и активный элемент в форме параллелепипеда с прямоугольной гранью в основании, состоящий из многочисленных блоков стимулирующего и прозрачного материалов, причем блоки стимулирующего материала выполнены в виде плоскопараллельных пластин и расположены относительно лазерной оси зигзагообразно, а блоки прозрачного материала выполнены в виде прямых призм и расположены по обе стороны пластин, между призмами и пластинами имеется зазор, полностью заполненный оптически прозрачным материалом с показателем преломления, меньшим показателя преломления стимулирующего материала, зазор между призмами и пластинами имеет ширину в четверть длины волны оптического излучения лазера и полностью заполнен оптически прозрачным материалом с показателем преломления, меньшим показателя преломления стимулирующего материала пластины и прозрачного материала призмы. Зазор может быть заполнен газообразным, жидким или твердым веществом.

В качестве стимулирующего материала, например, может быть использован Al₂O₃ Cr³⁺, а в качестве прозрачного материала Al₂O₃. Зазор может быть заполнен материалом с вышеупомянутыми свойствами или может быть пустым.

Использование твердотельного активного элемента в форме параллелепипеда с прямоугольной гранью в основании, состоящего из прямых призм, выполненных из прозрачного материала, и плоскопараллельных пластин, выполненных из стимулирующего материала, с зазором между пластинами из стимулирующего материала и прозрачными призмами, шириной в четверть длины волны оптического излучения, генерируемого лазером, полностью заполненным оптически прозрачным материалом с показателем преломления, меньшим показателя преломления стимулирующего материала и материала призм, позволяет повысить эффективность использования излучения накачки.

На чертеже изображен лазер с зигзагообразным активным элементом.

Лазер состоит из открытого оптического резонатора 1, ламп 2 накачки, твердотельного, в форме параллелепипеда с прямоугольной гранью в основании, активного элемента 3, состоящего из прозрачных призм 4 и плоскопараллельных пластин 5 из стимулирующего материала. Между пластинами 5 и призмами 4 имеются зазоры 6 (или прозрачная для оптического излучения пленка с показателем преломления меньше показателя преломления пластин 5 и призм 4).

Лазер работает следующим образом.

Оптическое излучение от ламп 2 накачки попадает на активный элемент 3 и, проникая в призму 4, оптически туннелирует через зазор 6 в пластину 5. Таким образом происходит накачка активного элемента.

Предлагаемый лазер выгодно отличается от указанного прототипа, так как позволяет более эффективно использовать оптическое излучение накачки.

Формула изобретения

1. ЛАЗЕР С ЗИГЗАГООБРАЗНЫМ АКТИВНЫМ ЭЛЕМЕНТОМ, содержащий лампы накачки, открытый оптический резонатор и активный элемент в форме параллелепипеда с прямоугольной гранью в основании, состоящий из многочисленных блоков стимулирующего и прозрачного материалов, причем блоки стимулирующего материала выполнены в виде плоскопараллельных пластин и расположены относительно лазерной оси зигзагообразно, а блоки прозрачного материала выполнены в виде прямых призм и расположены по обе стороны пластин, между призмами и пластинами имеется зазор, полностью заполненный оптически прозрачным материалом с показателем преломления, меньшим показателя преломления стимулирующего материала, отличающийся тем, что зазор между призмами и пластинами имеет ширину в четверть длины волны оптического излучения лазера.

2. Лазер по п. 1, отличающийся тем, что материал, заполняющий зазор, представляет собой пленку с показателем преломления, меньшим показателя преломления материала призмы.

РИСУНКИ

Рисунок 1