лазер с зигзагообразным активным элементом

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 из стимулирующего материала выполнены в виде плоскопараллельных пластин и расположены относительно лазерной оси зигзагообразно, а блоки из прозрачного материала выполнены в виде прямых призм и расположены по обе стороны пластин, между блоками и пластинами имеется зазор, полностью заполненный оптически прозрачным материалом с показателем преломления, меньшим показателя преломления стимулирующего материала, отличающийся тем, что пластины из стимулирующего материала собраны в пакет с зазорами, полностью заполненными оптически прозрачным материалом с показателем преломления, меньшим показателя преломления стимулирующего материала, причем зазоры между пластинами и между пластинами и прозрачными призмами имеют ширину в четверть длины волны оптического излучения лазера.

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

Описание изобретения к патенту

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 кромки 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 близлежащих пластин. Между каждыми двумя смежными пластинами расположена прямая прозрачная промежуточная призма с прямоугольным основанием.

Однако активный элемент данного лазера мало накапливает энеpгии, 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 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 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 призмами имеется зазор, заполненный хладагентом (с показателем преломления n 1,48).

Недостатком данного лазера является то, что при зазоре больше 2/4 между пластинами и призмами значительная часть световой энергии накачки теряется.

В лазере с зигзагообразным активным элементом, содержащем лампы накачки, открытый оптический резонатор и активный элемент в форме параллелепипеда с прямоугольной гранью в основании и состоящем из многочисленных блоков стимулирующего и прозрачного материалов, причем блоки из стимулирующего материала выполнены в виде плоскопараллельных пластин и расположены относительно лазерной оси зигзагообразно, а блоки из прозрачного материала выполнены в виде прямых призм и расположены по обе стороны пластин, между блоками и пластинами имеется зазор, полностью заполненный оптически прозрачным материалом с показателем преломления, меньшим показателя преломления стимулирующего материала, пластины из стимулирующего материала собраны в пакет с зазорами, полностью заполненными оптически прозрачным материалом с показателем преломления, меньшим показателя преломления стимулирующего материала, причем зазоры между пластинами и между пластинами и прозрачными призмами имеют ширину в четверть длины волны оптического излучения лазера.

Зазор может быть заполнен газообразным, жидким или твердым веществом или может быть пустым. В качестве стимулирующего материала, например, может быть использован Al₂O₃ Cr³⁺, а в качестве прозрачного материала Al₂O₃.

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 и собранных в пакеты с зазорами между пластинами и с зазорами между пластинами из стимулирующего материала и прозрачными призмами, шириной в четверть длины волны оптического излучения, генерируемого лазером, полностью заполненные прозрачным материалом с показателем преломления, меньшим показателя преломления стимулирующего материала и материалами призм, позволяет повысить эффективность использования накачки.

На чертеже изображен лазер с зигзагообразным активным элементом из пакетов пластин.

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 прозрачные для оптического излучения пленки с показателем преломления, меньшим показателя преломления пластин 5 и призм 4).

Лазер работает следующим образом.

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

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