RU192817U1 - Pulsed solid state laser with amplifier - Google Patents
Pulsed solid state laser with amplifier Download PDFInfo
- Publication number
- RU192817U1 RU192817U1 RU2019114757U RU2019114757U RU192817U1 RU 192817 U1 RU192817 U1 RU 192817U1 RU 2019114757 U RU2019114757 U RU 2019114757U RU 2019114757 U RU2019114757 U RU 2019114757U RU 192817 U1 RU192817 U1 RU 192817U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- radiation
- active element
- optically isotropic
- laser
- plate
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
- H01S3/06—Construction or shape of active medium
- H01S3/07—Construction or shape of active medium consisting of a plurality of parts, e.g. segments
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
- H01S3/106—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling devices placed within the cavity
- H01S3/107—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling devices placed within the cavity using electro-optic devices, e.g. exhibiting Pockels or Kerr effect
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Lasers (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к лазерной технике. Импульсный твердотельный лазер содержит последовательно расположенные по ходу излучения от глухого зеркала к частично прозрачному электрооптический элемент, пластину-поляризатор, оптически изотропный активный элемент, 90-градусный вращатель плоскости поляризации излучения, пластину-поляризатор и поворотные зеркала. В качестве активного элемента установлен оптически изотропный активный элемент с частично полированной боковой поверхностью. За частично прозрачным зеркалом по ходу излучения установлены последовательно расположенные пластина-поляризатор, оптически изотропный активный элемент с матированной боковой поверхностью, вторая пластина-поляризатор. Вне оси распространения лазерного излучения установлены два глухих зеркала и четвертьволновая пластина. Технический результат заключается в обеспечении возможности повышения энергии моноимпульсов излучения с сохранением высокой кратковременной и долговременной стабильности энергии моноимпульсов излучения. 1 ил.The utility model relates to laser technology. A pulsed solid-state laser contains sequentially located along the radiation from a deaf mirror to a partially transparent electro-optical element, a polarizer plate, an optically isotropic active element, a 90-degree radiation polarization plane rotator, a polarizer plate, and rotary mirrors. An optically isotropic active element with a partially polished side surface is installed as an active element. Behind the partially transparent mirror along the radiation there are installed sequentially placed polarizer plate, an optically isotropic active element with a frosted side surface, and a second polarizer plate. Outside the laser propagation axis, two dull mirrors and a quarter-wave plate are installed. The technical result consists in providing the possibility of increasing the energy of monopulses of radiation while maintaining high short-term and long-term stability of the energy of monopulses of radiation. 1 ill.
Description
Полезная модель относится к лазерной технике, в частности к твердотельным импульсным лазерам.The utility model relates to laser technology, in particular to solid-state pulsed lasers.
Импульсные твердотельные лазеры с модуляцией добротности резонатора, как генераторы мощных импульсов излучения (моноимпульсов) в наносекундном диапазоне длительностей импульсов, широко применяются в научно-прикладных исследованиях, в медицинских аппаратах, в системах экологического мониторинга окружающей среды, в технологических и метрологических установках. В качестве лазеров ИК спектрального диапазона часто используются лазеры на кристаллах, содержащих ионы Nd3+ (АИГ:Nd, ГСГГ:Cr, Nd, ИСГГ:Cr, Nd и т.д.). Для модуляции добротности резонатора используются затворы на основе электрооптических элементов из кристаллов DKDP, LiNbO3, RTP, KTP.Pulsed solid-state lasers with Q-switching of the resonator, as generators of powerful radiation pulses (monopulses) in the nanosecond range of pulse durations, are widely used in scientific and applied research, in medical devices, in environmental monitoring systems, in technological and metrological installations. As lasers of the IR spectral range, lasers based on crystals containing Nd 3+ ions (YIG: Nd, GHGH: Cr, Nd, ISHG: Cr, Nd, etc.) are often used. To modulate the quality factor of the resonator, gates based on electro-optical elements made of DKDP, LiNbO 3 , RTP, KTP crystals are used.
Известен твердотельный лазер, работающий в импульсно-периодическом режиме, содержащий резонатор, образованный частично прозрачным и глухим зеркалами, внутри которого установлены активный элемент, поляризатор и электрооптический элемент [1]. Пространственная структура многомодового излучения данного лазера в режиме модуляции добротности резонатора является неоднородной, что снижает КПД лазера и эффективность процессов преобразования в другие спектральные диапазоны методами нелинейной оптики. Более того, в метрологических установках требуется повышенная стабильность энергии моноимпульсов излучения, как кратковременная (от импульса к импульсу), так и долговременная.A known solid-state laser operating in a pulsed-periodic mode, containing a resonator formed by partially transparent and dull mirrors, inside which an active element, a polarizer and an electro-optical element are installed [1]. The spatial structure of multimode radiation of a given laser in the cavity Q-switching modulation mode is heterogeneous, which reduces the laser efficiency and the efficiency of the processes of conversion to other spectral ranges by nonlinear optics methods. Moreover, in metrological installations, increased energy stability of mono-pulses of radiation is required, both short-term (from pulse to pulse) and long-term.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели является импульсный твердотельный лазер с резонатором, содержащим последовательно расположенные по ходу излучения от глухого зеркала к частично прозрачному электрооптический элемент, пластину-поляризатор, оптически изотропный активный элемент, 90-градусный вращатель плоскости поляризации излучения, пластину-поляризатор и поворотные зеркала, обеспечивающие второй проход активного элемента излучением [2]. В этом лазере активный элемент из АИГ:Nd3+ выполнен в форме цилиндра с полированной боковой поверхностью, что приводит к насыщению энергетической характеристики лазера при больших энергиях импульсов накачки за счет генерации внутренних мод в активном элементе, и, следовательно, к повышению стабильности энергии моноимпульсов лазерного излучения. При этом пространственная структура излучения становится существенно более однородной.The closest in technical essence to the proposed utility model is a pulsed solid-state laser with a resonator containing sequentially located along the radiation from a deaf mirror to a partially transparent electro-optical element, a polarizer plate, an optically isotropic active element, a 90-degree radiation polarization plane rotator, a plate a polarizer and rotary mirrors providing a second pass of the active element by radiation [2]. In this laser, the active element from AIG: Nd 3+ is made in the form of a cylinder with a polished side surface, which leads to saturation of the laser energy characteristic at high pump pulse energies due to the generation of internal modes in the active element, and, therefore, to an increase in the stability of monopulse energy laser radiation. In this case, the spatial structure of the radiation becomes significantly more uniform.
В то же время к метрологическим лазерам часто предъявляются требования генерировать моноимпульсы излучения с повышенной энергией.At the same time, metrological lasers are often required to generate monopulses of radiation with high energy.
Задачей предлагаемой полезной модели является повышение энергии моноимпульсов излучения лазера с сохранением высокой кратковременной и долговременной стабильности энергии моноимпульсов излучения.The objective of the proposed utility model is to increase the energy of monopulses of laser radiation while maintaining high short-term and long-term stability of the energy of monopulses of radiation.
Поставленная задача решается за счет того, что в импульсном твердотельном лазере с резонатором, содержащим последовательно расположенные по ходу излучения от глухого зеркала к частично прозрачному электрооптический элемент, пластину-поляризатор, оптически изотропный активный элемент, 90-градусный вращатель плоскости поляризации излучения, пластину-поляризатор и поворотные зеркала, обеспечивающие второй проход активного элемента излучением, оптически изотропный активный цилиндрический элемент выполнен с частично полированной боковой поверхностью, дополнительно за частично прозрачным зеркалом по ходу излучения установлены пластина-поляризатор, оптически изотропный активный элемент с матированной боковой поверхностью, вторая пластина-поляризатор, а вне оси распространения лазерного излучения установлены два глухих зеркала и четвертьволновая пластина.The problem is solved due to the fact that in a pulsed solid-state laser with a resonator containing sequentially located along the radiation from a deaf mirror to a partially transparent electro-optical element, a polarizer plate, an optically isotropic active element, a 90-degree radiation polarization plane rotator, a polarizer plate and rotary mirrors providing a second pass of the active element by radiation, an optically isotropic active cylindrical element is made with a partially polished side th surface for further partially transparent mirror along the radiation plate-mounted polarizer optically active element with isotropic matt side surface, the second polarizer plate and the axis of the laser radiation is spread two blind quarter-wave plate and mirror installed.
Применение в импульсном лазере с частично закольцованном резонатором оптически изотропного элемента с частично полированной боковой поверхностью позволяет увеличить порог генерации внутренних мод в объеме активного элемента и, следовательно, увеличить уровень энергии моноимпульсов излучения в области насыщения энергетической характеристики лазера. При прохождении расположенного вне резонатора второго такого же оптически изотропного активного элемента, играющего роль усилителя, энергия возрастает в соответствии с уровнем инверсной населенности в активном элементе, который стабилизируется при возникновении свободной генерации в дополнительном резонаторе, образованном двумя глухими зеркалами и пластинами-поляризаторами.The use of an optically isotropic element with a partially polished side surface in a pulsed laser with a partially ringed resonator makes it possible to increase the generation threshold of internal modes in the volume of the active element and, therefore, increase the energy level of single-pulse radiation in the saturation region of the laser energy characteristic. When passing through the second same optically isotropic active element located outside the resonator, playing the role of an amplifier, the energy increases in accordance with the level of inverse population in the active element, which stabilizes when free generation occurs in an additional resonator formed by two dull mirrors and polarizing plates.
Порог свободной генерации, который регулируется азимутальной ориентацией четвертьволновой пластины, определяет уровень инверсной населенности в активном элементе усилителя и, в конечном счете, уровень выходной энергии предлагаемого лазера с усилителем.The free generation threshold, which is regulated by the azimuthal orientation of the quarter-wave plate, determines the level of inverse population in the active element of the amplifier and, ultimately, the level of output energy of the proposed laser with an amplifier.
На чертеже представлена оптическая схема устройства.The drawing shows an optical diagram of the device.
Резонатор лазера образован глухим зеркалом 1 и частично прозрачным зеркалом 2, между которыми расположены последовательно по ходу излучения электрооптический элемент 3, пластина-поляризатор 4, оптически изотропный активный элемент цилиндрической формы с частично полированной боковой поверхностью 5, 90-градусный вращатель плоскости поляризации излучения из оптически активного кварца 6, пластина-поляризатор 7, поворотные зеркала 8 и 9, обеспечивающие второй проход активного элемента излучением. За частично прозрачным зеркалом 2 по ходу моноимпульсного излучения расположены пластина-поляризатор 10, оптически изотропный цилиндрический активный элемент с матированной боковой поверхностью 11, пластина-поляризатор 12. Глухие зеркала 13, 14 вместе с четвертьволновой пластиной 15 и пластинами-поляризаторами 10 и 12 образуют резонатор, в котором возникает излучение свободной генерации, выходящее через пластину-поляризатор 10.The laser resonator is formed by a
В качестве активных элементов 5 и 11 могут быть использованы элементы из оптически изотропных гранатов АИГ:Nd, ГСГГ:Cr, Nd, ИСГГ:Cr, Nd и др. В качестве электрооптического элемента 3 могут быть использованы элементы из кристаллов DKDP, LiNbO3, RTP, КТР.As
Предлагаемый лазер с усилителем работает следующим образом. В импульсно-периодическом режиме за время каждого импульса накачки при «закрытом» электрооптическом затворе, который сформирован зеркалом 1, элементом 3 и пластиной-поляризатором 4, происходит накопление инверсной населенности или рост коэффициента усиления в активном элементе 5. Когда коэффициент усиления достигает порога внутренних мод в периферийной части активного элемента, возникает генерация этих мод, интенсивность которых продолжает расти с повышением энергии импульсов накачки, что приводит к насыщению коэффициента усиления в центральной части активного элемента за счет увеличения интенсивности рассеянного в объеме и отраженного от матированных участков боковой поверхности активного элемента излучения внутренних мод. В результате в активном элементе формируется распределение коэффициента усиления по поперечному сечению активного элемента к моменту окончания генерации внутренних мод, слабо зависящее от уровня энергии импульсов накачки.The proposed laser amplifier operates as follows. In the pulse-periodic mode, during each pump pulse with a “closed” electro-optical shutter, which is formed by a
Чем меньше площадь полированной боковой поверхности и больше площадь матированной боковой поверхности, тем выше порог генерации внутренних мод и, следовательно, тем выше уровень насыщения коэффициента усиления, а также уровень стабилизации энергии моноимпульсов излучения лазера. При синхронной накачке элементов 5 и 11 в активном элементе 11 уровень насыщения инверсной населенности (или коэффициента усиления) стабилизируется при превышении порога свободной генерации (путем увеличения энергии импульсов накачки активного элемента 11) в резонаторе, образованным глухими зеркалами 13, 14 и пластинами-поляризаторами 10, 12. При изменении азимутальной ориентации четвертьволновой пластины 15 изменяется порог свободной генерации, а, следовательно, уровень насыщения коэффициента усиления, а также уровень энергии моноимпульсов излучения, выходящего из устройства, который уже не зависит от энергии импульсов накачки активного элемента 11. При этом излучение свободной генерации выходит из дополнительного резонатора через пластину-поляризатор 10.The smaller the polished side surface area and the larger the matted side surface area, the higher the generation threshold of the internal modes and, therefore, the higher the saturation level of the gain, as well as the level of stabilization of the energy of single pulses of laser radiation. During the synchronous pumping of
Повышение энергии моноимпульсов излучения в предлагаемом устройстве происходит на выходе лазера (за счет частичной полировки боковой поверхности активного элемента) и на выходе устройства (за счет усилителя со стабилизированным коэффициентом усиления).The increase in the energy of monopulses of radiation in the proposed device occurs at the laser output (due to partial polishing of the side surface of the active element) and at the output of the device (due to the amplifier with a stabilized gain).
Таким образом, предложенный импульсный твердотельный лазер с усилителем позволяет повысить энергию моноимпульсов излучения лазера с сохранением высокой кратковременной и долговременной стабильности энергии моноимпульсов излучения.Thus, the proposed pulsed solid-state laser with an amplifier makes it possible to increase the energy of mono-pulses of laser radiation while maintaining high short-term and long-term stability of the energy of mono-pulses of radiation.
Источник информации:The source of information:
1. Г.М. Зверев, Ю.Д. Голяев. Лазеры на кристаллах и их применение. М. «Радио и связь», «Рикел», 1994, с. 227.1. G.M. Zverev, Yu.D. Golyaev. Crystal lasers and their application. M. "Radio and communications", "Rickel", 1994, p. 227.
2. А.А. Бульбин, Е.А. Исаева, А.И. Ляшенко. Импульсный твердотельный лазер. Патент РФ на полезную модель №141513 от 29.01.2014.2. A.A. Bulbin, E.A. Isaeva, A.I. Lyashenko. Pulsed solid state laser. RF patent for utility model No. 141513 dated January 29, 2014.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019114757U RU192817U1 (en) | 2019-05-15 | 2019-05-15 | Pulsed solid state laser with amplifier |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019114757U RU192817U1 (en) | 2019-05-15 | 2019-05-15 | Pulsed solid state laser with amplifier |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU192817U1 true RU192817U1 (en) | 2019-10-02 |
Family
ID=68162442
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019114757U RU192817U1 (en) | 2019-05-15 | 2019-05-15 | Pulsed solid state laser with amplifier |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU192817U1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU205423U1 (en) * | 2021-04-29 | 2021-07-14 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Научно-технологический центр уникального приборостроения Российской академии наук (НТЦ УП РАН) | Monopulse solid state laser |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1996035247A1 (en) * | 1995-05-02 | 1996-11-07 | Escalon Medical Corp. | Time-sharing laser |
RU141513U1 (en) * | 2014-01-29 | 2014-06-10 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Полюс" им. М.Ф. Стельмаха | PULSE SOLID LASER |
US20180034231A1 (en) * | 2015-02-25 | 2018-02-01 | Quanta System S.P.A. | Laser system for generating laser pulse of sub-nanosecond duration |
RU185400U1 (en) * | 2018-07-13 | 2018-12-04 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Научно-технологический центр уникального приборостроения Российской академии наук (НТЦ УП РАН) | PULSE SOLID LASER |
-
2019
- 2019-05-15 RU RU2019114757U patent/RU192817U1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1996035247A1 (en) * | 1995-05-02 | 1996-11-07 | Escalon Medical Corp. | Time-sharing laser |
RU141513U1 (en) * | 2014-01-29 | 2014-06-10 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Полюс" им. М.Ф. Стельмаха | PULSE SOLID LASER |
US20180034231A1 (en) * | 2015-02-25 | 2018-02-01 | Quanta System S.P.A. | Laser system for generating laser pulse of sub-nanosecond duration |
RU185400U1 (en) * | 2018-07-13 | 2018-12-04 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Научно-технологический центр уникального приборостроения Российской академии наук (НТЦ УП РАН) | PULSE SOLID LASER |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU205423U1 (en) * | 2021-04-29 | 2021-07-14 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Научно-технологический центр уникального приборостроения Российской академии наук (НТЦ УП РАН) | Monopulse solid state laser |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6640733B2 (en) | Mid-infrared Kerr-lens mode-locked laser with polycrystalline TM: II-VI material for normal incidence mounting and method for controlling parameters of polycrystalline TM: II-VI kerr-lens mode-locked laser | |
CN104201553B (en) | Dual-wavelength tunable solid laser and application thereof | |
CN110943366B (en) | Dual-wavelength alternating Q-switching output group pulse laser and laser output method | |
EP2020060A1 (en) | Optical parametric oscillator | |
US20120044959A1 (en) | Terahertz source | |
Ma et al. | Langasite electro-optic Q-switched 2μm laser with high repetition rates and reduced driven voltages | |
RU192817U1 (en) | Pulsed solid state laser with amplifier | |
CN108767650A (en) | A kind of function and service electro-optical Q-switch | |
CN111029893B (en) | Dual-wavelength alternate Q-switching single longitudinal mode output group pulse laser and laser output method | |
RU142316U1 (en) | PULSE SOLID LASER | |
RU141513U1 (en) | PULSE SOLID LASER | |
RU185400U1 (en) | PULSE SOLID LASER | |
CN113078536B (en) | Lateral pumping Nd-MgO-PPLN mid-infrared laser and double-prism wavelength control method thereof | |
CN106340797B (en) | 2 μm of tunable laser of annular chamber optical parametric oscillator are constituted based on body grating | |
RU203208U1 (en) | Monopulse solid state laser | |
RU185402U1 (en) | PULSE SOLID LASER | |
RU2325021C1 (en) | Pulsed solid-state laser generating higher harmonics of radiation | |
CN109149351B (en) | Q-switched laser | |
RU204719U1 (en) | Monopulse solid state laser | |
CN105006734B (en) | A kind of 2 μm of lasers that half Intracavity OPO is formed based on body grating | |
RU2390891C1 (en) | Pulsed solid-state laser | |
RU162310U1 (en) | PULSE SOLID LASER | |
CN115296136B (en) | Pulse laser space-time distribution regulation and control laser and method | |
RU2545387C1 (en) | Pulsed solid-state laser with radiation wavelength conversion on stimulated raman scattering | |
RU205423U1 (en) | Monopulse solid state laser |