оптическая система твердотельного лазера

Формула изобретения

1. Оптическая система твердотельного лазера, содержащая последовательно расположенные множество лазерных световых источников, каждый из которых связан с оптическим световодом, фокусирующий элемент и оптический резонатор, выполненный в виде двух зеркал, одно из которых вогнутое, обращенное вогнутостью к активному элементу, расположенному между ними, причем ось его совпадает с осью фокусирующего элемента и обоих зеркал оптического резонатора, отличающаяся тем, что фокусирующий элемент выполнен в виде коллимирующего объектива и выпукло-плоской линзы, обращенной плоскостью к активному элементу, причем ее плоская поверхность является первым зеркалом оптического резонатора, а второе зеркало - вогнутое.

2. Оптическая система твердотельного лазера по п. 1, отличающаяся тем, что коллимирующий объектив выполнен в виде плосковыпуклой линзы, обращенной плоскостью к лазерным световым источникам.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к лазерной технике, а именно к оптическим системам твердотельных лазеров.

Известен твердотельный лазер, состоящий из осветителя, выполненного в виде цилиндрического отражателя, внутри которого находятся цилиндрическая лампа и активный элемент, и оптического резонатора, состоящего из двух зеркал, одно из которых сферическое. Однако этот лазер имеет малый срок службы, так как лампа накачки в данном случае также имеет весьма ограниченный срок службы (Патент России 2102824, кл. Н 01 S 3/02, 3/05, опубл. в 1998 г.).

Наиболее близким аналогом к заявляемому техническому решению является твердотельный лазер (ЕР 469568 B1, кл. H 01 S 3/094, опубл. в 1998 г.), содержащий возбуждающий источник света, образованный из множества лазерных световых источников, имеющих различную центральную частоту, которые передают накачиваемый свет для возбуждения активного элемента по оптическим световодам в промежуточную плоскость перед фокусирующим элементом, за которым расположен оптический резонатор, состоящий из двух зеркал, первое из которых имеет вогнутую отражающую поверхность и обращено вогнутостью к активному элементу, расположенному между зеркалами оптического резонатора на одной оптической оси с ними и с фокусирующим элементом.

Данный лазер имеет сложную технологию сборки и юстировки, поскольку требуется союстировка одновременно торцов световодов, фокусирующей линзы и торца активного элемента с оптическим резонатором лазера, повышенную чувствительность к воздействию вибрации и ударных нагрузок, так как любое малое перемещение фокусирующего элемента в продольном или поперечном направлении приводит к разъюстировке всего оптического тракта и ухудшает работу лазера.

Задачей заявляемого изобретения является создание оптической схемы твердотельного лазера, устойчивого к воздействию вибраций и ударных нагрузок за счет модульного изготовления отдельными блоками осветителя и оптического резонатора и лучшей технологичности сборки.

Технический результат, обеспечивающий решение указанной задачи, достигается созданием оптической системы твердотельного лазера, содержащего последовательно расположенные множество лазерных световых источников, каждый из которых связан с оптическим световодом, фокусирующий элемент и оптический резонатор, выполненный в виде двух зеркал, одно из которых вогнутое, обращенное вогнутостью к активному элементу, расположенному между ними, причем ось его совпадает с осью фокусирующего элемента и обоих зеркал оптического резонатора, в которой фокусирующий элемент выполнен в виде коллимирующего объектива и выпукло-плоской линзы, обращенной плоскостью к активному элементу, причем ее плоская поверхность является первым зеркалом оптического резонатора, а второе зеркало - вогнутое.

Коллимирующий объектив может быть выполнен в виде плосковыпуклой линзы, обращенной плоскостью к лазерным источникам.

Благодаря такой конструкции можно отдельно собрать и съюстировать осветитель и оптический резонатор с последующей стыковкой этих блоков в параллельном ходе лучей, и поэтому взаимное продольное или поперечное смещение этих блоков практически не сказывается на работе лазера.

На чертеже представлена оптическая схема предложенного твердотельного лазера.

Оптическая система лазера состоит из четырех лазерных световых источников 1, оптических световодов 2, коллимирующего объектива 3, выполненного в виде плосковыпуклой линзы, обращенной плоскостью к лазерным световым источникам 1, первого зеркала 4 оптического резонатора, выполненного в виде выпукло-плоской линзы, обращенной плоскостью к активному элементу 5, расположенному между первым зеркалом 4 и вторым зеркалом 6 оптического резонатора, выполненным в виде вогнуто-плоской линзы, направленной вогнутостью к активному элементу 5, причем вогнутая поверхность ее является зеркальной, а у первого зеркала 4 зеркальной является плоская поверхность.

Для удобства сборки оптическая схема разбита на два блока: осветитель I и оптический резонатор II. Осветитель выполнен из элементов 1, 2 и 3, а оптический резонатор - из элементов 4, 5, 6, они сопрягаются в параллельном пучке лучей.

Лазер работает следующим образом: световой поток от множества лазерных световых источников 1 по оптическим световодам 2 попадает на коллимирующий объектив 3, из которого выходит параллельный пучок лучей и поступает в первое зеркало 4 оптического резонатора, вторая поверхность которого является зеркальной, и собирается в середине активного элемента 5, который формирует лазерное излучение в составе оптического резонатора, образованного первым зеркалом 4, вторая поверхность которого может быть плоской, и зеркалом 6, которое может быть вогнутым и направленным вогнутостью к активному элементу 5, с выходом лазерного излучения через зеркало 6.

В соответствии с предложенным решением рассчитана оптическая система твердотельного лазера. Конструктивные параметры лазера с фокусирующими элементами приведены в таблице.

Таким образом, в результате предложенного решения обеспечено получение технического результата: создана оптическая система твердотельного лазера с повышенной технологичностью при сборке и юстировке и устойчивостью при эксплуатации к воздействию вибрации и ударных нагрузок.