SU1739424A1 - Dye laser active liquid member - Google Patents

Abstract

Использование: квантова  электроника, конструктивное выполнение активного элемента в жидкостных лазерах на красител х. Сущность изобретени : жидкостный активный элемент содержит оптическую кювету, подшипник качени , привод вращени . Наружное кольцо подшипника жестко св зано с основанием. Оптическа  кювета закреплена во внутреннем кольце подшипника посредством жесткой несущей втулки на упругих прокладках. Несуща  втулка соединена с приводом вращени , 1 ил.Use: quantum electronics, constructive implementation of the active element in liquid dye lasers. SUMMARY OF THE INVENTION: The liquid active element comprises an optical cell, a rolling bearing, and a rotational drive. The outer ring of the bearing is rigidly connected to the base. The optical cuvette is fixed in the inner ring of the bearing by means of a rigid supporting sleeve on elastic gaskets. The bearing sleeve is connected to a rotational drive, 1 slug.

Description

Изобретение относитс  к квантовой электронике, а именно к конструктивному выполнению активного элемента лазера,и может быть использовано в жидкостных лазерах на красител х.The invention relates to quantum electronics, namely, the constructive implementation of the active element of a laser, and can be used in liquid dye lasers.

Известен активный элемент лазера на красителе, который содержит.оптическую кювету, заполненную жидким красителем, перемешивающий элемент в виде полого цилиндра, расположенный внутри кюветы, который имеет на двух участках поверхности р д круглых отверстий, смещенных на 90° друг относительно друга. Между двум  участками существует кольцевое сужение , между внешней стенкой которого и внутренней стенкой кюветы находитс  зона генерации. Крепление кюветы к основанию осуществл етс  с помощью профилированного узла креплени . Привод вращени  магнитный, взаимодействующий с перемешивающим элементом через дно кюветы. За счет вращени  цилиндра внутри кюветы создаетс  тангенциальный поток красител  через зону генерации без применени  внешнего контура прокачки 1.The active element of the dye laser is known, which contains an optical cuvette filled with a liquid dye, a mixing element in the form of a hollow cylinder, located inside the cuvette, which has in its two surface areas a series of round holes that are offset 90 ° relative to each other. There is an annular constriction between the two sections, between the outer wall of which and the inner wall of the cuvette there is a generation zone. The cuvette is fixed to the base by means of a profiled mount. The rotational drive is magnetic, interacting with the mixing element through the bottom of the cuvette. By rotating the cylinder inside the cuvette, a tangential flow of the dye is generated through the generation zone without the use of an external pump circuit 1.

Недостатком устройства  вл етс  то, что оно не обеспечивает высокой ламинар- ности потока красител  через зону генерации вследствие используемой конструкции перемешивающего элемента, что ограничивает скорость потока красител  и частоту следовани  импульсов лазера в импульсном режиме работы.The drawback of the device is that it does not provide a high laminar flow of the dye through the generation zone due to the construction of the mixing element, which limits the flow rate of the dye and the pulse frequency of the laser in the pulsed mode of operation.

Известен активный элемент лазера на красителе, в котором лазерное вещество помещено в кювету, образован-ную двум  соосными полыми цилиндрами, соединенными между собой концевыми стенками. Кювета жестко св зана с аксиальным валом, концы которого закреплены во внутреннем кольце подшипников качени , наружное колько которых жестко св зано с основанием . Кювета снабжена внешней системой гидроохлаждени  2. Однако известное устройство не обеспечивает высоко-эффективную накачку, стабильность и частотуThe active element of a dye laser is known, in which a laser substance is placed in a cell formed by two coaxially hollow cylinders interconnected by end walls. The cuvette is rigidly connected to an axial shaft, the ends of which are fixed in the inner ring of rolling bearings, the outermost of which is rigidly connected to the base. The cuvette is equipped with an external hydrocooling system 2. However, the known device does not provide highly efficient pumping, stability and frequency.

(Л(L

СWITH

х|x |

СА ЧЭSA CHE

4 Ю 44 S 4

следовани  импульсов генерации из-за недостаточно быстрой и равномерной смены молекул красител  в объеме зоны генерации , а также имеет сложную конструкцию.following generation pulses due to insufficiently fast and uniform change of dye molecules in the volume of the generation zone, and also has a complex structure.

Целью изобретени   вл етс  повышение эффективности накачки, стабильности и частоты следовани  импульсов генерации и упрощение конструкции путем повышени  скорости ламинарного потока красител  внутри кюветы.The aim of the invention is to increase the pump efficiency, stability and frequency of generation pulses and to simplify the design by increasing the laminar dye flow rate inside the cuvette.

На чертеже изображен предлагаемый активный элемент лазера на красителе.The drawing shows the proposed active element of the laser dye.

Активный элемент лазера на красителе содержит оптическую кювету 1, заполненную красителем 2, например этанольным раствором родамина 6Ж, основание 3 и привод 4 вращени . Кювета 1 выполнена в виде полого жесткого цилиндра 5 с торцовыми стенками в виде двух прозрачных круглых плоскопараллельных окошек 6, например стекл нных. Кювета 1 на упругих уплотн ющих кольцевых прокладках 7 помещена внутри жесткой несущей втулки 8. Эта втулка жестко закреплена во внутреннем кольце подшипника качени  9 с помощью крышек 10 и болтов 11. Наружное кольцо подшипника 9 жестко св зано с основанием 3. Несуща  втулка 8 имеет выступ с канавкой, в которой помещаетс  трехгранный профилированный ремень 12 ременной передачи привода вращени . Этот ремень св зан со шкивом 13, жестко закрепленным на валу 14 высокоскоростного электродвигател  15.The active element of the dye laser contains an optical cell 1 filled with dye 2, for example an ethanolic solution of rhodamine 6G, a base 3 and a rotation drive 4. The cuvette 1 is made in the form of a hollow rigid cylinder 5 with end walls in the form of two transparent round plane-parallel windows 6, for example glass. The cuvette 1 on the elastic sealing ring gaskets 7 is placed inside the rigid bearing sleeve 8. This sleeve is rigidly fixed in the inner ring of the rolling bearing 9 using covers 10 and bolts 11. The outer ring of the bearing 9 is rigidly connected to the base 3. The bearing sleeve 8 has a protrusion with a groove in which the trihedral shaped belt 12 of the rotational drive belt is placed. This belt is associated with a pulley 13 fixed on the shaft 14 of a high-speed electric motor 15.

Привод вращени  может быть выполнен бесконтактным электромагнитным. При этом сама несуща  втулка 8  вл етс  ротором , на который надеваетс  статор высокоскоростного электродвигател  без контакта с ней.The rotation drive can be made contactless electromagnetic. The bearing sleeve 8 itself is the rotor on which the high-speed electric motor is put on the stator without contact with it.

Активный элемент расположен на центральной оси 00 резонатора жидкостного лазера, образованного двум  диэлектрическими зеркалами 16 и 17, одно из которых глухое, а другое - полупрозрачное . Дл  перестройки по длине волны, а также уменьшени  ширины линии генерации излучени  лазера внутри его резонатора между активным элементом и одним из зеркал помещен диспергирующий элемент, например, эталон Фабри-Перо 18, Регулировочные перемещени  зеркал, активного и диспергирующего элементов совершаютс  с помощью соответствующих механизмов (не показаны), например микрометрических винтов. Возбуждение (оптическа  накачка) красител  производитс  через торцовое окошко 6 в направлении, указанном стрелкой 19, внешним источником накачки, например импульсным YAgtNd3 лазером (2-й или 3-й гармоникой). При этом внутри кюветы образуетс  зона 20 генерации цилиндрической формы. Вывод излучени  из резонатора производитс  через полупрозрачное зеркало 16 по оси 00 в направлении, указанном стрелкой 21.The active element is located on the central axis 00 of the resonator of a liquid laser formed by two dielectric mirrors 16 and 17, one of which is deaf and the other is translucent. To adjust the wavelength, as well as reduce the width of the generation line of the laser radiation, a dispersing element is placed inside the resonator between the active element and one of the mirrors, for example, Fabry-Perot 18 etalon. The adjusting movements of the mirrors and the active and dispersing elements are performed using appropriate mechanisms ( not shown), for example micrometer screws. Excitation (optical pumping) of the dye is performed through face window 6 in the direction indicated by arrow 19 by an external pump source, for example, a pulsed YAgtNd3 laser (2nd or 3rd harmonic). In this case, a cylindrical generation zone 20 is formed inside the cuvette. The radiation is output from the resonator through a semi-transparent mirror 16 along axis 00 in the direction indicated by arrow 21.

Предлагаемый активный элемент жидкостного лазера на красителе подготавливают к работе следующим образом.The proposed active element of a liquid dye laser is prepared for operation as follows.

Сначала снимают ремень 12 q несущейFirst remove the belt 12 q carrier

втулки 8. Активный элемент вынимают из резонатора лазера. Вывинчивают болты 11 и последовательно снимают крышки 10, Затем вынимают несущую втулку и левое окошко 6 кюветы 1 вместе с соответствующими двум  прокладками 7. В пространство , ограниченное вторым окошком 6 и стенкой полого цилиндра 5, заливают рабочий раствор красител . Сборка активного элемента производитс  в обратном пор дке .sleeve 8. The active element is removed from the laser resonator. Unscrew the bolts 11 and successively remove the covers 10, Then remove the carrier sleeve and the left window 6 of the cuvette 1 together with the corresponding two gaskets 7. In the space bounded by the second window 6 and the wall of the hollow cylinder 5, the dye working solution is poured. The active element is assembled in reverse order.

После этого активный элемент помещают внутрь резонатора жидкостного лазера. В канавку на несущую втулку 8 надевают ремень 12 привода 4 вращени . Далее производ т юстировку резонатора лазера обычным способом, например, по лучуAfter that, the active element is placed inside the cavity of the liquid laser. In the groove on the bearing sleeve 8 put the belt 12 of the actuator 4 rotation. Next, the laser cavity is adjusted in the usual way, for example, along a beam.

соответствующего гелий-неонового лазера.corresponding helium-neon laser.

Затем включают высокоскоростнойThen include high-speed

электродвигатель 15, С его вала 14 со шкивом 13 вращение передаетс  ремнем 12 ременной передачи на несущую втулку 8 с канавкой, св занную с этим ремнем. По- сколько несуща  втулка с помощью крышек 10 и болтов 11 жестко св зан с внутреннимthe motor 15, With its shaft 14 with the pulley 13, the rotation is transmitted by the belt 12 of the belt transmission to the carrier sleeve 8 with a groove connected to this belt. The extent of the bearing sleeve with the help of caps 10 and bolts 11 is rigidly connected to the inner

кольцом подшипника 9, то несуща  втулка вместе с помещенной внутри нее кюветой 1 с красителем 2 начинает вращатьс  в подшипнике 9 с той же скоростью. При этом внутри кюветы создаетс  высокоскоростной поток красител , который остаетс  ламинарным вплоть до скорости вращени  533 Гц, Далее включают источник накачки, и внутри кюветы образуетс  зона 20 генерации . Под действием излучени  накачки, вводимого в кювету 1 по направлению, указанному стрелкой 19, молекулы красител  в объеме зоны генерации возбуждаютс , создаютс  услови  дл  генерации жидкостного лазера, и последний начинает генерировать излучение, вывод которого наружу производитс  через прозрачное зеркало 16 резонатора лазера по оси ОО1в направлении , указанном стрелкой 21.the bearing ring 9, then the bearing sleeve together with the cuvette 1 placed inside it with dye 2 begins to rotate in the bearing 9 with the same speed. In this case, a high-speed dye flow is created inside the cuvette, which remains laminar up to a rotational speed of 533 Hz. Next, a pump source is turned on, and a generation zone 20 is formed inside the cuvette. Under the action of pumping radiation introduced into the cuvette 1 in the direction indicated by arrow 19, the dye molecules in the volume of the generation zone are excited, conditions are created for generating the liquid laser, and the latter begins to generate radiation, which is output to the outside through the OO1b axis direction indicated by arrow 21.

Поскольку поток красител  внутри кюветы в указанных пределах высокоскоростной и строго ламинарный, то с его помощью в промежутке между импульсами излучени  накачки производитс  полна  быстра  замена дезактивированных молекул красител  2 в объеме зоны 20 генерации, причемSince the flow of the dye inside the cell within the specified limits is high-speed and strictly laminar, with its help, in the interval between the pumping pulses, the deactivated dye 2 molecules are quickly replaced in the volume of the generation zone 20, and

распределение молекул красител  по объему зоны генерации остаетс  равномерным. Это позвол ет обеспечить более высокие генерационные характеристики жидкостного лазера (высокие эффективность накачки, стабильность и частоту следовани  импульсов излучени  генерации лазера), чем у прототипа , а также исключить внешнюю систему гидроохлаждени , что существенно упрощает конструкцию предлагаемого активного элемента.the distribution of dye molecules over the volume of the generation zone remains uniform. This allows for higher lasing characteristics of the liquid laser (high pumping efficiency, stability and pulse frequency of laser generation) than with the prototype, as well as eliminating the external hydrocooling system, which greatly simplifies the design of the proposed active element.

Кроме того, при вращении кюветы с красителем возникает центробежна  сила, по- вышающа  концентрацию молекул красител  от центра к кра м кюветы. При увеличении концентрации красител  спектральный диапазон его генерации смещаетс  в длинноволновую область спектра. Следовательно, возможность выбора положени  зоны генерации в любой точке кругового сечени  кюветы дает простую дополнительную возможность сканировани  длины волны излучени  лазера.In addition, when the cell with the dye is rotated, centrifugal force arises, increasing the concentration of the dye molecules from the center to the edges of the cell. As the dye concentration increases, the spectral range of its generation shifts to the long wavelength region of the spectrum. Consequently, the possibility of choosing the position of the generation zone at any point of the circular cross section of the cell provides a simple additional possibility of scanning the wavelength of the laser radiation.

Таким образом, предлагаема  конструкци  жидкостного активного элемента лазера на красителе обеспечивает создание высокоскоростного ламинарного потока красител  через зону генерации, что приводит к повышению эффективности накачки, стабильности и частоты следовани  импульсов генерации в импульсном режиме работы .Thus, the proposed design of the liquid active element of the dye laser ensures the creation of a high-speed laminar flow of the dye through the generation zone, which leads to an increase in pumping efficiency, stability and frequency of generation pulses in a pulsed mode of operation.

Конструкци  компактна, проста в изготовлении , сборке и юстировке.The design is compact, easy to manufacture, assemble and adjust.

Claims (1)

Формула изобретени  Жидкостный активный элемент лазера на красителе, содержащий оптическую кювету , подшипник качени , наружное кольцо которого жестко св зано с основанием, и привод вращени , отличающийс  тем, что, с целью повышени  эффективности накачки , стабильности и частоты следовани  импульсов, генерации и упрощени  конструкции путем повышени  скорости ламинарного потйка красител  внутри кюветы, во внутреннем кольце подшипника качени  посредством жесткой несущей втулки на упругих прокладках закреплена оптическа  кювета, а несуща  втулка соединена с приводом вращени .DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION A liquid dye laser active element comprising an optical cell, a rolling bearing, the outer ring of which is rigidly connected to the base, and a rotational drive, characterized in that in order to increase the pumping efficiency, stability and pulse frequency, generation and simplification of the structure by increasing the speed of the laminar sweep of the dye inside the cuvette, in the inner ring of the rolling bearing by means of a rigid bearing sleeve on the elastic gaskets an optical cuvette is fixed, and The ram of the bushing is connected to a rotation drive.