Модуль твердотельного пластинчатого лазера с диодной накачкой

 

Изобретение относится к лазерной технике. Предложен модуль твердотельного пластинчатого лазера с диодной накачкой. Источники оптической накачки расположены со стороны пары узких противоположных боковых граней так, что их осевая плоскость находится под углом к продольной осевой плоскости элемента. Эффективность накачки и однородность ее распределения по объему активной среды повышается за счет зигзагообразного прохождения лучей накачки. Тепло отводится кондуктивным способом от пары широких противоположных боковых плоских граней элемента. Поверхности элемента и теплоотводящих узлов контактируют между собой посредством промежуточного оптически однородного и прозрачного для излучений накачки и генерации теплопроводного слоя толщиной ≤ (0,1÷0,25) (λ₁/λ), где λ₁, λ - коэффициенты теплопроводности материалов слоя и активного элемента соответственно. Узкие боковые грани могут быть выполнены в виде цилиндрических поверхностей либо в виде плоских поверхностей, наклоненных под углом 0≤β≤45^o к нормали относительно широких боковых плоских граней. Технический результат изобретения - увеличение средней мощности и яркости лазерного излучения. 9 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к области лазерной техники и может быть использовано в электронной и оптико-механической промышленности при разработке и изготовлении лазерных устройств с повышенной средней мощностью и яркостью излучения для медицины, технологии и других технических целей.

Работа лазера в импульсно-периодическом режиме связана с большим тепловыделением в активном элементе и с необходимостью его охлаждения, что вызывает к жизни проблемы термооптики и термопрочности активной среды, решение которых особенно остро стоит при использовании ламповых источников ее оптического возбуждения.

Известны лазерные устройства [1, 2], в которых вместо широкополосных ламп накачки использованы селективные лазерные диоды, излучающие в максимум ближайшей к длине волны генерации полосы поглощения среды, в виде пластины с жидкостным охлаждением. Лазерные диоды резко уменьшают тепловыделение в активной среде, а активные пластины с волноводным ходом рабочих лучей не вносят термоаберраций в волновой фронт проходящего пучка излучения. Устройства на эффективной новой элементной базе используют традиционное для ламп накачки решение вопросов возбуждения и охлаждения активной среды на основе общих боковых граней. В итоге на пути следования излучения накачки располагаются оптические окна, потоки охлаждающей жидкости, просветляющие на поверхностях окон и защищающие на активном элементе покрытия, что приводит к неизбежным энергетическим потерям и к снижению эффективности системы. Для обеспечения работоспособности устройства к используемым материалам и покрытиям предъявляется веер высоких требований к оптическим, термомеханическим, теплофизическим и лучевым параметрам, что существенным образом ограничивает возможности выбора материалов и технологий и усложняет изготовление лазерного модуля.

Преимущества диодной накачки в полной мере реализованы в лазерных модулях [3-5] новой архитектуры с функциональным разделением роли боковых граней волноводной пластины: накачка производится через одну пару противоположных граней, а теплоотвод происходит от другой пары противоположных граней, поверхности которой также являются рабочими для волноводного хода пучка излучения. Наиболее близким по существу к патенту является лазерный модуль [5]. Используемое в нем указанное техническое решение не только резко сократило число предъявляемых требований к параметрам охлаждающих сред и покрытий, но и заметно ослабило их, что позволило использовать контактный (кондуктивный) метод охлаждения активного элемента для целей миниатюризации устройства в целом. Реализуемость данной конструкции достаточно высокая, однако и она не свободна от недостатков.

В используемых прототипом [5] элементах с шириной и толщиной соизмеримых размеров область краевых тепловых и оптических эффектов занимает заметную долю по площади сечения, что нейтрализует эффективность волноводного хода лучей ухудшением расходимости излучения в ортогональной плоскости. Элементы с квазиквадратным сечением не приспособлены для работы на больших частотах следования импульсов.

Плоский характер поверхностей боковых граней, через которые производится накачка лазерными диодами, затрудняет достижение экстремальных параметров излучения. Во-первых, если они полированы, то возникают условия для возбуждения паразитных типов колебаний, отбирающих часть энергии у полезного излучения. Во-вторых, если они грубо шлифованы, как в данном устройстве, с целью подавления этих колебаний и повышения однородности распределения излучения накачки по объему активной среды, то сразу же встает вопрос о работоспособности устройства в импульсно-периодическом режиме, поскольку эти поверхности в первую очередь будут являться источниками разрушения элемента при возникновении на них растягивающих напряжений.

При облучении лазерными диодами шероховатых поверхностей в квазиосевом направлении элемента основная доля энергии накачки несмотря на большую индикатрису рассеивания излучения будет распространяться в том же направлении, и для оптически тонкой среды часть ее безвозвратно теряется при сквозном проходе. Это сразу исключает из рассмотрения активные среды с низкой концентрацией активатора и с малым поперечным сечением вынужденного перехода σ. Использование высококонцентрированных сред также не избавит полностью от этих потерь. Кроме того, при таком характере облучения даже двустороннее просвечивание активной среды не устраняет локальных неоднородностей прокачки по объему, что ухудшает энергетический баланс съема энергии по всему сечению элемента.

Тепловой контакт между поверхностями теплоотводящей металлической сборки и активного элемента производится посредством 2-слойного покрытия: прозрачного из Si02 толщиной 2 мкм на поверхности элемента и последующего липкого слоя толщиной 2-6 мкм. Первый слой обеспечивает волноводное прохождение пучка излучения с малыми потерями и, кроме того, защищает поверхность высокого оптического качества от вредного воздействия материала второго слоя. Целью второго слоя является обеспечение тесного контакта между поверхностями. Использование двухслойного покрытия усложняет процесс изготовления лазерного модуля. Как видно, требуется использование двух разных высоких технологий нанесения покрытий, в одной из которых используется дорогостоящее вакуумное оборудование.

В итоге все это показывает на трудность реализации в данном устройстве экстремально возможной эффективности системы при работе в импульсно-периодическом режиме.

Указанные недостатки устраняются в предлагаемом изобретении.

Целью изобретения является увеличение средней мощности и яркости лазерного излучения за счет повышения эффективности накачки и однородности ее распределения в объеме активного элемента, выбора оптимальной конфигурации элемента, упрощения технологии изготовления лазерного модуля при минимальном внесении потерь в его рабочий оптический тракт.

Поставленная цель достигается тем, что в известном лазерном модуле с прямоугольным твердотельным активным элементом, пропускающим с малыми потерями пучок лазерного излучения зигзагом в продольном направлении за счет полного внутреннего отражения от пары противоположных боковых граней, и в котором две пары противоположных боковых граней соответственно использованы для оптической накачки, и кондуктивного теплоотвода, ширина h элемента превышает его толщину d в h/d≥4 раза, источники оптической накачки, содержащие по меньшей мере один ряд лазерных диодных линеек, расположены со стороны пары узких противоположных боковых граней так, что направление формируемого ими пучка света составляет угол с продольной осевой плоскостью элемента так, что излучение накачки распространяется внутри активного элемента зигзагом в направлении его ширины путем полного внутреннего отражения от широких боковых плоских граней, а теплоотводящие узлы расположены со стороны пары широких противоположных боковых плоских граней, узкие боковые грани активного элемента выполнены прозрачными, широкие боковые плоские грани активного элемента контактируют с поверхностями теплоотводящих узлов посредством промежуточного оптически однородного и прозрачного для излучения накачки и генерации теплопроводного слоя толщиной ≤ (0.1÷0.2.5) (λ₁/λ)d, где λ₁,λ₂ - коэффициенты теплопроводности материала слоя и материала активного элемента соответственно.

Ряд лазерных диодных линеек может быть ориентирован поперек длины активного элемента.

Ряд лазерных диодных линеек может быть ориентирован вдоль активного элемента.

Между источниками накачки и активным элементом может располагаться формирующая оптическая система.

Между источниками накачки и активным элементом может располагаться согласующая иммерсионная оптика.

Материалы согласующей иммерсионной оптики могут обладать поглощением на длине волны лазерного излучения.

Промежуточный слой представляет собой термопластичный полимер на основе элементоорганических соединений и сложных эфиров, показатель преломления которого меньше показателя преломления среды активного элемента.

Узкие боковые грани активного элемента могут быть выполнены в виде цилиндричеких поверхностей с кривизной, достаточной для подавления паразитных мод излучения и для преломления лучей накачки в углы, отвечающие условиям достижения однородного распределения, максимального поглощения излучения накачки и полного внутреннего отражения его от пары широких противоположных боковых плоских граней активного элемента.

Узкие боковые грани активного элемента могут быть выполнены в виде плоских поверхностей и расположены под углом 0≤β≤45^o к нормали относительно широких боковых плоских граней.

Между промежуточным теплопроводным слоем и активным элементом могут располагаться пластина из оптического материала и дополнительный промежуточный теплопроводный слой для теплового контакта ее с поверхностью активного элемента.

Сущность предлагаемого изобретения иллюстрируется чертежами.

Фиг. 1 схематически показывает зигзагообразный ход лучей накачки в активной среде и состав модуля.

Фиг. 2-4 показывают ориентацию лазерных диодных источников накачки относительно узкой грани активного элемента в вариантах исполнения с формирующей оптикой (фиг. 2), без формирующей оптики (фиг. 3) и с согласующей иммерсионной оптикой (фиг. 4).

Фиг. 5 демонстирует реализованные в лазерном режиме работы зависимости средней мощности и расходимости излучения устройства на предложенном модуле от частоты следования импульсов накачки.

Фиг. 6 демонстрирует реализованные в усилительном режиме работы зависимости коэффициента усиления того же устройства от мощности в импульсе накачки в случаях как использования мер подавления паразитных мод излучения, так и без них.

Фиг. 7 изображает конструкцию разработанного усилителя лазерного излучения на основе предлагаемого модуля.

Фиг. 8 показывает состав модуля с применением дополнительных пластин из оптического материала (а) и демонстрирует достигнутое при этом улучшение пространственного распределения интенсивности в дальней зоне излучения (б).

Активный элемент 1 своими широкими боковыми гранями контактирует с поверхностями теплоотводящих узлов 2 посредством промежуточной прослойки 3 (фиг. 1). Излучение накачки направляется под углом к широким боковым граням так, чтобы лучи накачки испытывали от них полное внутреннее отражение. Зигзагообразный ход лучей удлиняет путь и обеспечивает многократное прохождение излучения через различные участки сечения активной среды. Этим достигается однородное распределение излучения накачки по объему активной среды и полное поглощение его в ней даже в случае малой концентрации активатора и малой величины поперечного сечения вынужденного перexoдa σ в нем. Для уменьшения потерь на отражение материал промежуточного слоя должен обладать минимальным поглощением на длинах излучений накачки и рабочего пучка, поскольку эти излучения при отражении неизбежно заходят в него на глубину порядка длины волны (до 2 мкм). Эта глубина проникновения и определяет минимальную толщину промежуточного слоя. Максимальная величина толщины слоя определяется из соображений относительного распределения тепловых сопротивлений на пути теплового потока, от которых зависит величина возникающего перепада температуры в сечении активной среды и по толщине слоя. Согласно расчетам, если принять, что величина возникающего по толщине слоя перепада температуры составляет 0,4÷1,0 и менее от перепада в активной среде, толщина слоя равна t≤(0,1÷0,25) (λ₁/λ)d, где λ₁ и λ есть коэффициенты теплопроводности материала слоя и активной среды соответственно, a d - толщина активного элемента. Для значений d=1 мм, λ₁=0,3 Вт/(м•град) и λ=10 Вт/(м•град) толщина слоя составляет величину t=3÷8 мкм. Практически в экспериментальном модуле толщина слоя находилась в пределах 5÷10 мкм.

Для минимизации вносимых фазовых искажений в отраженный рабочий пучок материал слоя по всей его толщине должен быть оптически однородным. Материал слоя должен обладать достаточной лучевой стойкостью, чтобы не гореть и не деградировать под действием излучения. Материал должен быть пластичным, чтобы демпфировать все относительные температурные подвижки элементов, связанные с различием их коэффициентов термического расширения. Кроме того, материал слоя должен обладать хорошей адгезией к поверхностям активной среды и металлических теплоотводящих узлов.

Для расширения диапазона углов падения, удовлетворяющих условиям полного внутреннего отражения, материал слоя выбирают с показателем преломления меньшим показателя преломления активной среды. Для этой же цели поверхности узких боковых граней могут изготавливаться в виде цилиндрической формы. Кроме того, цилиндрическая поверхность затрудняет возможность получения замкнутых траекторий лучей по периметру активной среды и тем самым вносит потери и исключает возможность возбуждения паразитных типов колебаний. Узкие боковые грани могут быть изготовлены и плоскими, но в этом случае для подавления паразитных типов колебаний они должны располагаться под углом к нормали относительно широких боковых плоских граней (схема на фиг. 3а).

Для обеспечения наиболее полного заполнения объема активной среды излучением накачки диодные источники расположены симметрично по обеим сторонам продольных осевых плоскостей элемента (фиг. 2-4). При этом в зависимости от комплектации и структуры излучающей зоны (без оптики, с формирующей или согласующей оптикой, одиночное, матричное исполнение), определяющих пространственный характер диаграммы направленности излучения, диодные источники ориентируются по-разному относительно продольной оси элемента (фиг. 2-4).

Диодные источники накачки изготавливаются промышленностью, как правило, в виде одиночной лазерной диодной линейки либо в виде двумерной матрицы лазерных диодных линеек. В одиночной лазерной диодной линейке распределение поля излучения по координатам и углам представляет собой азимутально-асимметричную картину. Излучающая зона имеет форму узкой линии (ширина d₁ зоны излучения намного меньше ее длины L). Расходимость излучения имеет наибольшее значение (до 50-80^o) в плоскости ортогональной излучающей линии 4, а наименьшее значение (до 10^o) имеет в плоскости, содержащей излучающую линию 4 (фиг. 2). В двумерной матрице диаграмма направленности излучения определяется диаграммой отдельной линейки, а структура поля является результатом суперпозиции распределений отдельных диодных линеек и представляет собой мозаику линейных зон излучения (фиг. 2б). Ширина d₁ зоны излучения матрицы принимается равной сумме толщин составляющих ее одиночных диодных линеек, а длина L равна длине зоны излучения одиночной диодной линейки. При таком определении размеров возможен вариант исполнения матрицы, когда ширина зоны излучения может быть больше ее длины.

Однородный характер распределения поля в излучении одиночной диодной линейки позволяет производить эффективное преобразование излучения в плоскости с наибольшей расходимостью в квазипараллельный пучок с помощью высокоапертурной цилиндрической линзы 5 (типа волокна)(см. фиг. 2а). Промышленностью выпускаются диодные источники со встроенной цилиндрической оптикой, дающей на выходе квазипараллельный, пучок прямоугольного сечения. В этом случае лазерные диодные линейки или ряд из них ориентируются параллельно продольной оси активного элемента, и пучок направляется в активный элемент под углом к продольной осевой плоскости согласно фиг. 2а.

Для источника в виде двумерной матрицы 6 диодных линеек высокоэффективное оптическое преобразование пучка излучения и согласование апертур возможно только в плоскости с наименьшей расходимостью излучения (фиг. 2б). В этом случае лазерные диодные линейки или их ряды ориентированы поперек длины активного элемента, и преобразование производится с целью ввода излучения в активную среду под углом к продольной осевой плоскости элемента.

Если же источники накачки используются без формирующей оптики, то на фиг. 3 показаны возможные схемы накачки при расположении источников вблизи поверхностей узких боковых граней.

Диодные линейки или ряды из них в одиночном или матричном исполнении с шириной зоны излучения d₁, меньшей толщины d активного элемента, в этом случае ориентируют параллельно продольной оси элемента, и отражение от широких граней происходит вследствие большой расходимости излучения ≈ 50÷80^o в плоскости, перпендикулярной продольной оси элемента. Если же ширина излучающей зоны матрицы больше толщины элемента, то она ориентируется так, что составляющие ее линейки располагались поперек продольной оси элемента. Для обеспечения зигзагообразного распостранения излучения накачки в среде в этом случае пучок направляется под углом к продольной осевой плоскости элемента (фиг. 3б).

При небольших расхождениях ширины излучающей зоны источника накачки с толщиной активного элемента (в пределах 2 раз) согласования апертур можно достичь с помощью простой оптики, например с помощью прозрачных для излучения накачки конического 7 (фиг. 4а) или прямоугольного 8 (фиг. 4б) элементов, иммерсионно кот актируемых с поверхностями узких боковых граней. В этом случае эффективного подавления паразитных типов колебаний можно добиться использованием иммерсии 9 или оптических деталей 7, 8, селективно поглощающих излучение на длине волны генерации.

Примеры. Для определения работоспособности предложенного модуля нами были проведены теоретические и экспериментальные исследования его в режимах работы как генератора (лазера), так и усилителя.

Лазерный режим был изучен на активном элементе из Nd:YAG размером 1х5х48 мм³. Поверхности элемента были полированы, а торцы его в данном варианте были слегка скощены относительно друг друга для подавления паразитных типов генерации. Для теплоотвода элемент своими широкими плоскими гранями контактировал с поверхностями металлических пластин из алюминиевых сплавов. Контакт между поверхностями был осуществлен посредством полимерного слоя толщиной 5÷10 мкм и с показателем преломления, равным n=1,42.

От упомянутых широких плоских граней происходит также отражение излучений накачки и генерации, обеспечивающее зигзагообразное прохождение пучков соответственно в поперечном и продольном направлениях. Накачка проводилась симметрично через узкие боковые плоские грани четырьмя лазерными диодами (типа JOULD-200-QUANC-2L, JENOPTIK Laserdiode GmbH) с общей средней мощностью излучения до 60 Вт на длине волны 808 нм по схеме фиг. 3а. Облучался участок длиной 20 мм. Длина устойчивого резонатора составляла 120 мм. Полимерные слои выдерживали излучение накачки с плотностью до 2 кВт/см².

Целями эксперимента было выяснение следующих моментов: - изучение эффективности оптической накачки; - определение эффективности охлаждения через полимерные слои; - исследование возможности получения расходимости излучения близкой к дифракционному пределу.

На фиг. 5а приведена экспериментальная зависимость выходной средней мощности излучения лазера от частоты следования импульсов накачки в интервале 100÷600 Гц. Средняя мощность накачки при этом менялась от 7,5 до 45 Вт. Длительность импульса накачки составляла 300 мкс. Как видно из фиг. 5а максимальная величина реализованной средней мощности генерации оказалась равной 7,5 Вт, а КПД оптической накачки - ≈17%. Величина эффективности оптической накачки оказалась близкой к теоретическому значению при допущении, что потери в резонаторе за двойной проход составляют 10%. При этом расходимость излучения в направлении толщины элемента оказалась близкой к диффракционному значению (фиг. 5б). Стабильность расходимости излучения с ростом частоты следования импульсов свидетельствует о высокой эффективности и однородности теплоотвода от активного элемента через полимерные слои, а высокий КПД - о высоком оптическом качестве материала слоя.

Работа предложенного модуля в режиме усиления была изучена на примере того же активного элемента и тех же диодных источников накачки. На вход усилителя подавалось непрерывное излучение с мощностью 5 мВт. Диаметр входного пучка составлял 0,8 мм. Пучок направлялся через торец активного элемента как по краевой зоне его сечения, так и по срeднeй части его сечения. Накачка активного элемента осуществлялась в импульсно-периодическом режиме с частотой следования импульсов 50 Гц. Длительность импульса накачки была равна 1300 мкс. Полученные зависимости коэффициента усиления для двух зон активного элемента от импульсной мощности накачки приведены на фиг. 6. Различие значений коэффициента усиления на периферийном участке сечения активного элемента (кривая 1) и в средней части сечения (кривая 2) показывает на наличие неоднородности распределения энергии накачки по ширине активной среды. На этой же фиг. 6 продемонстрирован эффект сброса запасенной в активной среде энергии паразитными типами колебаний, проявившийся в резком уменьшении коэффициента усиления (кривая 3). Для получения данной кривой использовался идентичный активный элемент только без мер подавления паразитных типов колебаний.

В результате полученных экспериментальных данных был разработан и изготовлен усилительный модуль, потенциально способный усиливать мощность излучения в ≈20 раз при входной мощности 2 Вт. Конструкция модуля изображена на фиг. 7. Активный элемент 1 изготовлен из Nd:YAG размером 1х5х12 мм³. Для подавления паразитных типов колебаний используется иммерсионная оптика по схеме фиг. 4. Используемые источники накачки 10 представляют собой диодные линейки со встроенными цилиндрическими линзами, и в устройстве активный элемент облучается четырьмя такими источниками по схеме фиг. 2а. Квазипараллельные пучки 11 излучения накачки направляются на узкие боковые грани под углом к осевой продольной плоскости активного элемента с помощью дополнительных призм 12. Общая средняя мощность накачки составляет 120 Вт. Теплооотводящие узлы 2, содержащие внутренние каналы для протока жидкости, изготовлены из алюминиевого сплава и своими поверхностями соприкасаются с широкими гранями активного элемента через полимерный слой толщиной 5÷10 мкм. Величина теплового потока через слой составляет ≈40 Вт/см². Для удаления тепла достаточно прокачивать через внутренние каналы воду с расходом ≈10 мл/с. При этом вода нагреется примерно на 2^oС, перепад температуры в сечении активного элемента составит ≈14^oС, а в сечении полимерного слоя он будет находиться в пределах (6,5÷13)^oС в зависимости от толщины его.

Для источника накачки в виде матрицы диодных линеек с шириной излучающей зоны 1,2 мм в устройстве предусмотрено использование конической иммерсионной оптики для согласования с толщиной активного элемента по схеме фиг. 4а в одном случае и наклон узких боковых граней под углом 33^o к нормали относительно широких боковых граней (схема фиг. 3а) в другом. В обоих указанных случаях узкие боковые грани выполняются в виде плоских поверхностей. Подавление паразитных типов колебаний в первом случае происходит вследствие поглощения рабочего излучения иммерсионной средой при добавлении в нее соответствующих добавок, во втором - указанным скосом узких граней.

Разработанный модуль характеризуется миниатюрностью, легкостью в настройке, удобством в эксплуатации.

В процессе исследований было отмечено влияние качества обработки металлической теплоотводящей поверхности на пространственные параметры рабочего пучка. Получаемые при обработке неровности металлической поверхности соизмеримы с размером зазора и вносят локальную неоднородность в толщину промежуточного теплопроводного слоя. Возникающая при этом микронеоднородность распределения температуры по поверхности активного элемента непременно скажется на параметрах отражения и на поперечном распределении интенсивности в рабочем пучке излучения.

Однородность температуры на поверхности активного элемента достигается при использовании дополнительных пластин из оптического материала, располагаемых между промежуточным теплопроводным слоем и активным элементом (фиг. 8а). Тепловой контакт пластины с поверхностью активного элемента производится посредством дополнительного промежуточного тепловодного слоя с параметрами, аналогичными вышеупомянутому слою. Достигнутое при этом улучшение однородности распределения интенсивности в дальней зоне излучения показано на фиг. 8б.

Источники информации 1. Zamel et al. Patent US 5790575, 372/35, 4.08.98.

2. R.J.Shine et al. Patent US 5479430, 372/66, 26.12.95.

3. A.A.Mak, В.G.Malinin, V.M.Mit'kin V.A.Serebryakov, V.I.Ustyugov High-power solid-state lasers for material processing. Proc. of 3-d Workshop on Advanced Technology in Russia, Tokyo, January, 1997, p.p.31-35.

4. A. A. Mak, V. M. Mit'kin, V.A.Serebryakov The prospects of thermo-strengthened Nd-glass application to high-power pulse-repetitive lasers. Proc. of IAEA Techn. Commitee Meeting on Drivers for ICF. Osaka, March 10-14, 1997, p. 119.

5. D.W.Mordaunt et al. Patent US 5349805, 372/34, 07.09.99.

Формула изобретения

1. Модуль твердотельного пластинчатого лазера с диодной накачкой, содержащий прямоугольный активный элемент, пропускающий с малыми потерями пучок лазерного излучения зигзагом в продольном направлении за счет полного внутреннего отражения от пары противоположных боковых граней, и в котором две пары противоположных боковых граней соответственно использованы для оптической накачки и кондуктивного теплоотвода, отличающийся тем, что ширина h элемента превышает его толщину d в h/d ≥ 4 раза, источники оптической накачки, содержащие по меньшей мере один ряд лазерных диодных линеек, расположены со стороны пары узких противоположных боковых граней так, что направление формируемого ими пучка света составляет угол с продольной осевой плоскостью элемента так, что излучение накачки распространяется внутри активного элемента зигзагом в направлении его ширины путем полного внутреннего отражения от широких боковых плоских граней, а теплоотводящие узлы расположены со стороны пары широких противоположных боковых плоских граней, узкие боковые грани активного элемента выполнены прозрачными, широкие боковые плоские грани активного элемента контактируют с поверхностями теплоотводящих узлов посредством промежуточного оптически однородного и прозрачного для излучения накачки и генерации теплопроводного слоя толщиной ≤ (0,1-0,25) (λ₁/λ) d, где λ,λ₁ - коэффициенты теплопроводности материала слоя и материала активного элемента соответственно.

2. Модуль твердотельного пластинчатого лазера по п. 1, отличающийся тем, что ряд лазерных диодных линеек ориентирован поперек длины активного элемента.

3. Модуль твердотельного пластинчатого лазера по п. 1, отличающийся тем, что ряд лазерных диодных линеек ориентирован вдоль активного элемента.

4. Модуль твердотельного пластинчатого лазера по пп. 1-3, отличающийся тем, что между источниками накачки и активным элементом расположена формирующая оптическая система.

5. Модуль твердотельного пластинчатого лазера по пп. 1-3, отличающийся тем, что между источниками накачки и активным элементом расположена согласующая иммерсионная оптика.

6. Модуль твердотельного пластинчатого лазера по п. 5, отличающийся тем, что материалы согласующей иммерсионной оптики обладают поглощением на длине волны лазерного излучения.

7. Модуль твердотельного пластинчатого лазера по пп. 1-6, отличающийся тем, что промежуточный слой представляет собой термопластичный полимер на основе элементоорганических соединений и сложных эфиров, показатель преломления которого меньше показателя преломления среды активного элемента.

8. Модуль твердотельного пластинчатого лазера по пп. 1-7, отличающийся тем, что узкие боковые грани активного элемента выполнены в виде цилиндрических поверхностей.

9. Модуль твердотельного пластинчатого лазера по пп. 1-7, отличающийся тем, что узкие боковые грани активного элемента выполнены в виде плоских поверхностей и расположены под углом 0<β<45 к нормали относительно широких боковых граней.

10. Модуль твердотельного пластинчатого лазера по пп. 1-9, отличающийся тем, что между промежуточным теплопроводным слоем и активным элементом расположены пластина из оптического материала и дополнительный промежуточный теплопроводный слой для теплового контакта ее с поверхностью активного элемента.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8