Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
ТВЕРДОТЕЛЬНЫЙ ЛАЗЕР
ТВЕРДОТЕЛЬНЫЙ ЛАЗЕР

ТВЕРДОТЕЛЬНЫЙ ЛАЗЕР

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Использование: в квантовой электронике, в частности в твердотельных лазерах. Сущность изобретения: твердотельный лазер на основе кристалла со структурой граната, активированного ионами Tm3+ содержит резонатор, в состав которого могут быть включены нелинейные элементы, на оптической оси резонатора расположен активный элемент из кристалла CaxTmyNbzGamO12. В качестве источника накачки использовалась импульсная криптоновая лампа. Цель изобретения - увеличение энергии излучения. 3 ил., 1 табл.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

   С помощью Яндекс:  

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2034384
Класс(ы) патента: H01S3/16
Номер заявки: 5060646/25
Дата подачи заявки: 31.08.1992
Дата публикации: 30.04.1995
Заявитель(и): Институт общей физики РАН
Автор(ы): Воронько Ю.К.; Еськов Н.А.; Осико В.В.; Рябочкина П.А.; Соболь А.А.; Ушаков С.Н.; Цымбал Л.И.
Патентообладатель(и): Институт общей физики РАН
Описание изобретения: Изобретение относится к квантовой электронике, в частности к твердотельным лазерам, и может быть использовано в медицине, связи, научных исследованиях.
Известен твердотельный лазер на кристалле ИАГ-Tm-Cr для получения двухмикронной генерации ионов Tm3+(3F4 ->> 3H6) в условиях широкополосной ламповой накачки при Т=300 К [1]
Наиболее близким техническим решением к заявляемому является твердотельный лазер, состоящий из резонатора, образованного двумя зеркалами, на оптической оси которого размещен активный элемент из кристалла ИАГ-Tm-Cr [2] Торцы элемента просветлены. Накачка осуществлялась ксеноновой лампой с длительностью импульсов в 1,4 мс при частоте повторения 1 Гц. Лазер излучает на длине волны 2,014 мкм, порог генерации в глухом резонаторе составляет 43 Дж, КПДабс=1,3% КПДдиф=4,5% энергия генерации в единичном импульсе 2 Дж.
Недостатком известного лазера является тот факт, что соактивация кристалла ионами Сr3+, обеспечивающая лучшее согласование со спектром излучения лампы накачки, при этом приводит к увеличению тепловых нагрузок на кристалл.
Технической задачей изобретения является улучшение энергетических параметров твердотельного двухмикронного лазера.
Это достигается тем, что активный элемент твердотельного лазера на основе кристалла со структурой граната, активированного ионами Tm3+, выполнен из кристалла, имеющего состав:
CaxTmyNbzGamO12, где х=2,64-2,96; у=0,04-0,36;
z=1,52-1,95; m=2,90-3,4.
Выход из указанных границ состава по х (менее 2,64 и более 2,96), по z (менее 1,52 и более 1,85), по m (менее 2,90 и более 3,4) по у (более 0,36) приводит к растрескиванию кристалла, внедрению посторонних фаз и т.д. При у<0,04 в кристалле отсутствует CaxTmyNbzGamО12 процесс кросс-релаксации по ионам Тm3+ который увеличивает заселение верхнего лазерного уровня 3F4.
Данный кристалл выращивается по методу Чохральского на установке "Донец-3" с индукционным нагревом.
Более широкие линии в спектрах поглощения кристаллов GaxTmyNbzGamO12 по отношению к ИАГ, обусловленные разупорядоченностью их структуры, обеспечивают лучшее перекрытие со спектром излучения лампы накачки.
На фиг. 1 изображен спектр поглощения кристаллов ИАГ; на фиг 2 спектр поглощения CaxTmyNbzGamO12 для перехода 3Н6 ->> 3F3 при Т=300 К.
На фиг. 3 изображен спектр генерации.
Твердотельный лазер на основе кристалла со структурой граната, активированного ионами Tm3+, работающий при комнатной температуре, состоит из резонатора, образованного двумя отражающими элементами, в состав которых входит нелинейный элемент. На оптической оси резонатора расположен активный элемент из кристалла CaxTmyNbzGamO12. В устройстве могут быть использованы другие типы резонаторов.
Примеры конкретного выполнения.
При проведении генерационных испытаний использовался цилиндрический активный элемент 6,2/69 мм, длина засвечиваемой части 60 мм. Торцы элемента были просветлены на длину волны генерации 2,02 мкм. Резонатор длиной 14 см был образован плоскими диэлектрическими зеркалами с коэффициентами отражения R1=99% и R2=72%
В качестве осветителя использовался квантрон К301, охлаждаемый дистиллированной водой и лампа ДНП 6/90.
Питание лампы осуществлялось блоком питания СПИК-3, обеспечивающим энергию накачки до 1200 Дж, длительность импульса 4,5 мс, частоту повторения 0,5 Гц.
При ламповой накачке лазер с активным элементом из кристалла CaxTmyNbzGamO12 излучал на длине волны 2,02 мкм. Порог генерации в глухом резонаторе 240 Дж. Энергия генерации в единичном импульсе 3,3 Дж.
Спектр генерации при Т=300 К показан на фиг. 3.
Полученный эффект увеличения энеpгии излучения при работе лазера объясняется только заменой кристалла активного элемента на кристалл СаxTmyNbzGamO12, физическими процессами, происходящими в этом кристалле при генерации.
Данные по составу активного элемента при различных режимах работы лазера сведены в таблице.
Формула изобретения: ТВЕРДОТЕЛЬНЫЙ ЛАЗЕР, содержащий активный элемент на основе кристалла со структурой граната, активированного ионами Tm3+, отличающийся тем, что кристалл активного элемента имеет состав
Cax Tmy Nbz Gam O12,
где 2,64 < x < 2,96;
0,04 < y < 0,36;
1,52 < z < 1,85;
2,90 < m < 3,40.