газовый лазер с высокочастотным возбуждением
Классы МПК: | H01S3/09 способы и устройства для возбуждения, например для подкачки |
Автор(ы): | Архипова Н.В., Юдин В.И. |
Патентообладатель(и): | Научно-исследовательский институт радиоэлектроники и лазерной техники Московского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана |
Приоритеты: |
подача заявки:
1996-09-30 публикация патента:
10.07.2001 |
Предлагаемое устройство относится к квантовой электронике и может быть использовано при создании компактных газовых лазеров с повышенной мощностью излучения. Оптический резонатор лазера представляет пирамидальную систему соосных вплотную примыкающих один к другому гибридных резонаторов. Они образованы составными зеркалами тарельчатого типа. Их центральные области выполнены в виде криволинейных софокусных полностью отражающих с обеих сторон выпукло-вогнутых поверхностей одинакового углового размера. Краевая область зеркал имеет форму плоского частично прозрачного для лазерного излучения кольца. Она окаймляет центральную область зеркала и ее внешний диаметр равен диаметру центральной области соседнего большего зеркала. Центральные области всех зеркал выполнены из металла и подключены поочередно к противоположным полюсам высокочастотного генератора накачки. Технический результат изобретения: в лазере достигается высокая гомоцентричность и мощность излучения, а конструкция лазера упрощается. 4 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3
Формула изобретения
Газовый лазер, содержащий активную среду, высокочастотный генератор накачки, оптический резонатор, отличающийся тем, что оптический резонатор представляет пирамидальную систему соосных вплотную примыкающих один к другому гибридных резонаторов, образованных составными зеркалами тарельчатого типа, у которых центральные области выполнены в виде криволинейных софокусных полностью отражающих с обеих сторон выпукло-вогнутых поверхностей одинакового углового размера, а краевая область имеет форму плоского частично прозрачного для лазерного излучения кольца, окаймляет центральную область и ее внешний диаметр равен диаметру центральной области соседнего большего зеркала, причем центральные области всех зеркал выполнены из металла и поочередно подключены к противоположным полюсам высокочастотного генератора накачки и образуют совокупность электродов, формирующих поле накачки.Описание изобретения к патенту
Предлагаемое устройство относится к квантовой электронике и может быть использовано при создании компактных газовых лазеров с повышенной мощностью излучения. Известен газовый лазер (1), в котором активная среда возбуждается электромагнитным полем высокой частоты в объеме нескольких плоских рабочих каналов, помещенных в общий тороидальный неустойчивый резонатор. Недостатком известного лазера является малый коэффициент использования объема излучающей головки и, как следствие, малая мощность излучения. Известен газовый лазер (2), являющийся прототипом предлагаемого изобретения и включающий активную среду, высокочастотный генератор накачки, устройство формирования поля накачки в виде параллельных пластинчатых электродов и неустойчивый оптический резонатор. Недостатками лазера-прототипа является низкая гомоцентричность и невысокая мощность выходного излучения, а также сложность конструкции излучающей головки. Эллиптичность поперечного сечения выходного луча в лазере-прототипе определяется способом выведения лазерного излучения из неустойчивого резонатора и конфигурацией зеркал последнего. Невысокая мощность излучения лазера-прототипа объясняется неустойчивым характером оптического резонатора, ограничивающим время жизни в его объеме индуцированных фотонов, вследствие чего поддерживаемая накачкой инверсия населенности в активной среде используется неполностью. Сложность конструкции лазера-прототипа обусловлена тем, что функции оптического резонатора системы, формирующей поле накачки разделены между разными конструктивными элементами: полностью отражающими зеркалами и совокупностью параллельных пластинчатых электродов. Отмеченные недостатки принципиально связаны с устройством лазера-прототипа. Предлагаемое изобретение направлено на повышение гомоцентричности и мощности излучения лазера, а также упрощение его конструкции. Эта задача решается благодаря тому, что в предлагаемом лазере оптический резонатор представляет собой пирамидальную систему соосных вплотную примыкающих один к другому гибридных резонаторов, образованных составными зеркалами тарельчатого типа, у которых центральные области выполнены в виде криволинейных софокусных полностью отражающих с обеих сторон выпукло-вогнутых поверхностей одинакового углового размера, а краевая область имеет форму плоского частично прозрачного для лазерного излучения кольца, окаймляет центральную область и ее внешний диаметр равен диаметру центральной области соседнего большего зеркала, причем центральные области всех зеркал выполнены из металла, поочередно подключены к противоположным полюсам высокочастотного генератора накачки и образуют совокупность электродов, формирующих поле накачки. Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг. 1 представлен общий вид лазера; на фиг. 2 - сечение лазера плоскостью, проходящей через его продольную ось: на фиг. 2а изображен вариант конструкции лазера с центральным, а на фиг. 2б - с боковым подведением высокочастотной энергии накачки; на фиг. 3 показаны размеры центральной и краевой областей тарельчатых зеркал-электродов. Лазер (фиг. 1) включает генератор высокочастотной энергии накачки 1, высокочастотный фидер 2, излучающую головку 3, тарельчатые зеркала, состоящие из центральных криволинейных поверхностей 4 и краевых плоских колец 5, общее выходное окно 6. Лазер действует следующим образом. Генератор накачки 1 вырабатывает высокочастотную электромагнитную энергию, которая по фидеру 2 подводится к излучающей головке 3. Объем головки заполнен рабочей газовой смесью. Внутри излучающей головки размещены зеркала тарельчатой формы, составленные из центральной 4 и краевой 5 областей. Пара любых двух соседних зеркал образует гибридный устойчиво-неустойчивый оптический резонатор. Центральные области тарельчатых зеркал имеют криволинейную (например, сферическую с радиусом кривизны Ri) поверхность. Они выполнены из металла и с обеих сторон имеют 100%-ное отражение. Центральные области всех n зеркал соосны, имеют общий фокус F и одинаковый угловой размер 2
1. E.F. Yelden, H.J.J.Seguin, C.E. Capjack, S.K.Nikumb. A multi-channal slot discharge CO2 laser employing a toric unstable resonator, Optics communications, v. 82, n. 5.6, 1 May, 1991, p. 503-508. 2. P.E.Jackson, H.J.Baker, D.R.Hall CO2 large-area discharge laser using an unstable - waveguide hybrid resonator, Applied Physics Letters, v. 54(20), 15 May, 1989, p. 1950-1952.
Класс H01S3/09 способы и устройства для возбуждения, например для подкачки