Портативный многоцветный импульсно-периодический лазерный излучатель с пиротехнической накачкой
Владельцы патента RU 2293412:
Военная академия Ракетных войск стратегического назначения им. Петра Великого (RU)
Изобретение относится к лазерной технике и может быть использовано для исследования стойкости оптикоэлектронных средств к лазерному излучению. Устройство состоит из корпуса, имеющего внутреннюю профилированную полость и крышки, обеспечивающей доступ для замены пиротехнических ламп в блоке накачки. В корпусе также размещаются средство инициирования, блок управления вращением барабанов (блок накачки и оптический блок), источник питания, контактная кнопка и выходная оптическая линза. Блок накачки представляет собой цилиндрический барабан с горизонтальными проточками, в которые вставлены пиротехнические лампы накачки. Количество проточек может меняться и ограничивается диаметром барабана. Оптический блок представляет собой вращающийся цилиндрический барабан с тремя горизонтальными проточками, покрытыми изнутри светоотражающим материалом. В проточки вставлены стержни из легированного стекла, являющиеся активными элементами лазера. Технический результат - получение многоразового портативного, надежного в хранении, простого в применении излучателя, обеспечивающего на выходе интенсивное узконаправленное импульсно-периодическое лазерное излучение с длиной волны 1,06 мкм; 2,93 мкм и 0,69 мкм. 1 ил.
Изобретение может быть использовано для исследования стойкости оптико-электронных средств к лазерному излучению.
Известен ряд устройств [1, 2], предназначенных для исследования стойкости оптико-электронных средств к лазерному излучению, основанных на накачке активного элемента с помощью пиротехнических ламп. При этом данные устройства обладают рядом существенных недостатков.
В устройстве [1] используется конструкция лазера с накачкой коаксиальным пиротехническим патроном волоконно-оптического активного элемента. Само устройство сравнимо по размерам с авторучкой и имеет ряд недостатков:
большая расходимость лазерного пучка;
излучатель работает только на одной длине волны, что накладывает ограничения по использованию его в ряде прикладных и исследовательских задач;
излучатель является моноимпульсным и требует довольно длительного времени перезарядки.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому источнику является лазерная винтовка [2] с накачкой от горения высококалорийной и высокотемпературной пиротехнической смеси Zr-43%+KClO4 - 57%, располагаемой в стандартном холостом патроне. Светящиеся газы горящей пиротехнической смеси попадают в цилиндрическую камеру с отражающей внутренней стенкой, которая обеспечивает концентрацию свечения в активной среде, генерирующей выводимый через выходную линзовую систему лазерный импульс.
Недостатками данного технического решения являются:
наличие оптического резонатора, чувствительного к перегрузкам;
излучатель работает только на одной длине волны;
выброс продуктов горения в отражатель, приводящий при многократном использовании к утере отражающих свойств последнего.
излучатель работает только на одной длине волны;
выброс продуктов горения в отражатель, приводящий при многократном использовании к утере отражающих свойств последнего.
Задачей заявляемого изобретения является получение многоразового, портативного, надежного в хранении и простого в применении излучателя, обеспечивающего на выходе интенсивное узконаправленное импульсно-периодическое лазерное излучение с длиной волны 1,06 мкм, 2,93 мкм и 0,69 мкм.
Для решения данной задачи предложен источник оптического излучения с пиротехнической накачкой, содержащий несколько пиротехнических ламп накачки (количество ламп зависит от размеров блока накачки) и три различных активных элемента, представляющих собой стержни с плоскопараллельными торцами, изготовленных из стекла, активированного неодимом Nd3+, стекла, активированного эрбием Er3+ и граната (Al2O3), активированного хромом Cr3+ для трансформации широкополосного оптического излучения в лазерное излучение с длиной волны 1,06 мкм, 2,9 мкм и 0,69 мкм и отличающийся тем, что блок накачки и оптический блок выполнены в виде вращающихся друг относительно друга цилиндрических барабанов с проточками, покрытыми светоотражающим материалом. Проточки блока накачки выполнены с возможностью установки в них пиротехнических ламп, а проточки оптического блока выполнены с возможностью установки в них активных элементов. Кроме того, покрытые светоотражающим материалом проточки выполнены таким образом, что в момент их максимального сближения они образуют единый отражатель.
Отличительные признаки заявляемого изобретения состоят в том, что:
а) конструкция блока накачки выполнена в виде вращающегося барабана с горизонтальными проточками, покрытыми светоотражающим материалом, и установленными в проточки пиротехническими лампами, что позволяет получить на выходе импульсно-периодическое лазерное излучение;
б) блок излучателя также выполнен в виде вращающегося барабана с горизонтальными проточками, покрытыми светоотражающим материалом. В проточках размещены активные элементы в форме стержней с напыленными на их торцы светоотражающими материалами, образующих резонатор;
в) используются активные элементы различных видов, что позволяет получать лазерное излучение с различной длиной волны.
Наличие данных признаков определяет соответствие заявляемого технического решения критерию «новизна».
В результате патентного поиска до даты подачи заявки не выявлено технических решений, которым присущи признаки, идентичные всей совокупности существенных признаков, содержащихся в предлагаемой заявке, что говорит об изобретательском уровне предлагаемого технического решения.
На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.
В корпусе 4 с профилированной полостью расположены контактная кнопка 10, блок управления вращением барабанов и поджига пиротехнических ламп 8, контакты 9 для передачи электрического импульса, источник питания 7, валы 3 для вращения барабанов, пиротехнические лампы накачки 1, активные элементы 5, отражатель 2 и выходная оптическая линза 6.
В состав устройства входят три вида активных элементов:
1 - стержень из стекла, легированного неодимом Nd3+;
2 - стержень из стекла, легированного эрбием Er3+;
3 - стержень из граната (Al2О3), активированного хромом Cr3+
На параллельные торцы стержней напыляются отражающие слои, которые являются резонаторами. Такое исполнение позволяет, во-первых, получать излучение с небольшой расходимостью (по сравнению с оптико-волоконными активными элементами), во-вторых, получать излучение с различной длиной волны, в частности 1,06, мкм 2,93 мкм 0,69 мкм и, в-третьих, излучение может быть как моноимпульсным, так и импульсно-периодическим.
Особенность работы устройства состоит в том, что два барабана, снаряженные активными элементами 5 и пиротехническими лампами накачки 1, вращаются относительно друг друга. Вращение осуществляется электродвигателем, входящим в состав блока управления вращением барабанов 8. В момент, когда лампа накачки 1 и активный элемент 5 максимально сближаются (при этом отражатели в просечках блока накачки, оптического блока и на корпусе образуют единый отражатель 3, осуществляется поджиг лампы накачки 1, излучение которой преобразуется в активном элементе 5 в лазерное и формируется выходной оптической линзой 8 в направленный луч.
Литература
1. Патент RU 2217850 С2 7 Н 01 S 3/091, 24.08.2001.
2. Патент США №5761235 от 2.06.1998, фирма Лазер мак.
3. Леонов А.Ф. и др. Испытание твердотельного лазера с накачкой излучением сходящейся ударной волны. Физика горения и взрыва. 1999 г., т.35. №2, с.114.
Портативный многоцветный импульсно-периодический источник лазерного излучения с пиротехнической накачкой, содержащий несколько пиротехнических ламп и три различных активных элемента, представляющих собой стержни с плоскопараллельными торцами, изготовленные из стекла, активированного неодимом Nd3+, стекла, активированного эрбием Er3+, и граната, активированного хромом Cr3+, отличающийся тем, что блок накачки и оптический блок представляют собой цилиндрические барабаны с горизонтальными проточками, выполненные с возможностью вращения относительно друг друга, проточки вращающегося цилиндрического барабана блока накачки выполнены с возможностью установки пиротехнических ламп, проточки вращающегося цилиндрического барабана оптического блока выполнены с возможностью размещения активных элементов, с напыленными на их торцы светоотражающими материалами, образующими резонатор, причем горизонтальные проточки покрыты светоотражающим материалом и выполнены с возможностью образования единого отражателя в момент, когда лампа накачки и активный элемент максимально сближаются.
