RU2182739C2 - Microlaser (versions) - Google Patents
Microlaser (versions) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2182739C2 RU2182739C2 RU2000116476A RU2000116476A RU2182739C2 RU 2182739 C2 RU2182739 C2 RU 2182739C2 RU 2000116476 A RU2000116476 A RU 2000116476A RU 2000116476 A RU2000116476 A RU 2000116476A RU 2182739 C2 RU2182739 C2 RU 2182739C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- active element
- diffraction grating
- microlaser
- mirror
- collimator
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Lasers (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области лазерной техники, в частности к твердотельным лазерам, и промышленно применимо в медицине, информатике, оргтехнике, новых высоких технологиях, а также в индустрии развлечений. The invention relates to the field of laser technology, in particular to solid-state lasers, and is industrially applicable in medicine, computer science, office equipment, new high technologies, as well as in the entertainment industry.
Известен микролазер, содержащий оптически связанные и последовательно установленные входное зеркало, активный элемент и дифракционную решетку, а также источник накачки [Bradley D.J., Gale G.M., Moore M., Smith D.D. Longitudinally pumped narrow-band continuously tunable dye laser. Phys. Lett, 1968, vol. 26A, p. 378-379]. Дифракционная решетка в этой резонаторной схеме, работающая в режиме автоколлимации, определяет ширину спектра генерации и частично расходимость излучения. Known microlaser containing optically coupled and sequentially mounted input mirror, active element and diffraction grating, as well as a pump source [Bradley D.J., Gale G.M., Moore M., Smith D.D. Longitudinally pumped narrow-band continuously tunable dye laser. Phys. Lett, 1968, vol. 26A, p. 378-379]. The diffraction grating in this resonator scheme, operating in the autocollimation mode, determines the width of the generation spectrum and partially the radiation divergence.
Недостатком этого микролазера является невозможность одновременно получить большую мощность излучения, узкий спектр генерации и малую расходимость его излучения при малом отношении длины активного элемента к его поперечному размеру. The disadvantage of this microlaser is the inability to simultaneously obtain a large radiation power, a narrow generation spectrum and a small divergence of its radiation with a small ratio of the length of the active element to its transverse size.
Наиболее близким к заявляемому является известный микролазер, содержащий входное зеркало, выходное зеркало, активный элемент и дифракционную решетку, а также источник накачки [Васильев С.В., Мишин В.А., Шаврова Т.В. Одночастотный лазер на красителе с оптоволоконной накачкой. Квантовая электроника, 1997, т.24, 2, с. 131-133]. Closest to the claimed is a known microlaser containing an input mirror, an output mirror, an active element and a diffraction grating, as well as a pump source [Vasilyev S.V., Mishin V.A., Shavrova T.V. Single frequency dye laser with fiber optic pumping. Quantum Electronics, 1997, v. 24, 2, p. 131-133].
Недостатком ближайшего аналога является невысокая выходная мощность, поскольку необходимое для повышения мощности увеличение поперечных размеров активного элемента вызывает многократное увеличение длины дифракционной решетки. The disadvantage of the closest analogue is the low output power, since the increase in the transverse dimensions of the active element, necessary to increase the power, causes a multiple increase in the length of the diffraction grating.
С помощью предлагаемого изобретения решается техническая задача повышения мощности генерации микролазера. With the help of the invention, the technical problem of increasing the microlaser generation power is solved.
Поставленная техническая задача решается тем, что в известном микролазере, содержащем входное зеркало, выходное зеркало, активный элемент и дифракционную решетку, а также источник накачки, дифракционная решетка установлена между активным элементом и выходным зеркалом, причем угол φ между нормалью к плоскости входного зеркала и плоскостью дифракционной решетки составляет от 65 до 90o, а угол ψ между нормалью к плоскости выходного зеркала и плоскостью дифракционной решетки не превышает 5o.The stated technical problem is solved in that in a known microlaser containing an input mirror, an output mirror, an active element and a diffraction grating, as well as a pump source, a diffraction grating is installed between the active element and the output mirror, the angle φ being normal between the normal to the plane of the input mirror and the plane the diffraction grating is from 65 to 90 o , and the angle ψ between the normal to the plane of the output mirror and the diffraction grating plane does not exceed 5 o .
В частности, период Λ дифракционной решетки может определяться соотношением λ/Λ = cosψ+cosφ, где λ - длина волны света. In particular, the period Λ of the diffraction grating can be determined by the relation λ / Λ = cosψ + cosφ, where λ is the wavelength of light.
В частности, активный элемент может быть выполнен твердотельным, жидкостным или газовым. In particular, the active element may be solid state, liquid or gas.
В частности, входное зеркало может быть выполнено прозрачным на длине волны накачки. При этом оно может быть выполнено в виде многослойного диэлектрического покрытия и нанесено на торец активного элемента. In particular, the input mirror can be made transparent at the pump wavelength. Moreover, it can be made in the form of a multilayer dielectric coating and deposited on the end face of the active element.
В частности, источник накачки может быть выполнен в виде решетки диодных лазеров и установлен перед входным зеркалом. In particular, the pump source can be made in the form of a grating of diode lasers and installed in front of the input mirror.
В частности, микролазер может дополнительно содержать коллиматор, установленный между источником накачки и активным элементом. При этом коллиматор может быть выполнен в виде цилиндрической линзы, например в виде отрезка волоконного световода. In particular, the microlaser may further comprise a collimator mounted between the pump source and the active element. In this case, the collimator can be made in the form of a cylindrical lens, for example, in the form of a segment of a fiber waveguide.
В частности, микролазер может дополнительно содержать второй активный элемент, второй источник накачки и второй коллиматор, второй активный элемент установлен между дифракционной решеткой и выходным зеркалом, второй источник накачки, выполненный в виде диодного лазера, установлен за выходным зеркалом, а коллиматор, выполненный в виде микрообъектива, установлен между вторым источником накачки и выходным зеркалом, которое выполнено прозрачным на длине излучения второго источника накачки. In particular, the microlaser may additionally contain a second active element, a second pump source and a second collimator, a second active element is installed between the diffraction grating and the output mirror, a second pump source made in the form of a diode laser is installed behind the output mirror, and the collimator made in the form a micro lens mounted between the second pump source and the output mirror, which is transparent on the radiation length of the second pump source.
В частности, микролазер может дополнительно содержать модулятор добротности. При этом модулятор добротности может быть установлен между активным элементом и дифракционной решеткой и выполнен в виде насыщающегося поглотителя. In particular, the microlaser may further comprise a Q-factor. In this case, the Q-switch can be installed between the active element and the diffraction grating and is made in the form of a saturable absorber.
В частности, микролазер может дополнительно содержать нелинейный элемент, установленный между дифракционной решеткой и выходным зеркалом. In particular, the microlaser may further comprise a nonlinear element mounted between the diffraction grating and the output mirror.
Поставленная техническая задача решается также тем, что известный микролазер, содержащий входное зеркало, выходное зеркало, активный элемент и дифракционную решетку, дополнительно содержит коллиматор, активный элемент выполнен в виде, по меньшей мере, одного диодного лазера, коллиматор, выполненный в виде цилиндрической линзы, установлен перед активным элементом, а дифракционная решетка установлена между активным элементом и выходным зеркалом, причем угол φ между нормалью к плоскости входного зеркала и плоскостью дифракционной решетки составляет от 65 до 90o, а угол ψ между нормалью к плоскости выходного зеркала и плоскостью дифракционной решетки не превышает 5o.The stated technical problem is also solved by the fact that the known microlaser containing an input mirror, an output mirror, an active element and a diffraction grating further comprises a collimator, the active element is made in the form of at least one diode laser, the collimator made in the form of a cylindrical lens, installed in front of the active element, and a diffraction grating is installed between the active element and the output mirror, and the angle φ between the normal to the plane of the input mirror and the plane of the diffraction grating and ranges from 65 to 90 o , and the angle ψ between the normal to the plane of the output mirror and the plane of the diffraction grating does not exceed 5 o .
В частности, период Λ дифракционной решетки может определяться соотношением λ/Λ = cosψ+cosφ.
В частности, цилиндрическая линза может быть выполнена в виде отрезка волоконного световода.In particular, the period Λ of the diffraction grating can be determined by the relation λ / Λ = cosψ + cosφ.
In particular, a cylindrical lens can be made in the form of a segment of a fiber waveguide.
В частности, микролазер может содержать дополнительное зеркало, которое установлено между коллиматором и дифракционной решеткой и выполнено, по меньшей мере, с одной прозрачной щелью, противостоящей торцу диодного лазера. In particular, the microlaser may contain an additional mirror, which is installed between the collimator and the diffraction grating and is made with at least one transparent slit opposing the end of the diode laser.
В частности, входное зеркало может быть нанесено на торец диодного лазера. In particular, an input mirror can be applied to the end of a diode laser.
Поставленная техническая задача решается также тем, что в известном микролазере, содержащем входное зеркало, выходное зеркало, активный элемент и дифракционную решетку, активный элемент выполнен в виде, по меньшей мере, одного оптически активного волоконного световода, на выходе которого установлен коллиматор, дифракционная решетка установлена между коллиматором и выходным зеркалом, причем угол φ между плоскостью дифракционной решетки и падающим на нее пучком света составляет от 65 до 90o, а угол ψ между нормалью к плоскости выходного зеркала и плоскостью дифракционной решетки не превышает 5o.The stated technical problem is also solved by the fact that in the known microlaser containing an input mirror, an output mirror, an active element and a diffraction grating, the active element is made in the form of at least one optically active fiber waveguide, at the output of which a collimator is installed, the diffraction grating is installed between the collimator and the output mirror, the angle φ between the plane of the diffraction grating and the incident light beam from 65 to 90 o , and the angle ψ between the normal to the plane of the output glass and the plane of the diffraction grating does not exceed 5 o .
В частности, период Λ дифракционной решетки может определяться соотношением λ/Λ = cosψ+cosφ.
В частности, входное зеркало может быть выполнено в виде брегговской решетки.In particular, the period Λ of the diffraction grating can be determined by the relation λ / Λ = cosψ + cosφ.
In particular, the entrance mirror can be made in the form of a Bragg grating.
В частности, коллиматор может быть выполнен в виде набора взаимно перпендикулярных цилиндрических линз. In particular, the collimator can be made in the form of a set of mutually perpendicular cylindrical lenses.
Заявляемые изобретения, использующие один и тот же механизм повышения мощности генерации для разных активных элементов, представляют собой варианты реализации микролазера и связаны единым изобретательским замыслом. The inventive inventions using the same mechanism for increasing the generation power for different active elements, are embodiments of the microlaser and are connected by a single inventive concept.
Сущность изобретения состоит в следующем. Дифракционная решетка, установленная согласно изобретению, делит двухзеркальный резонатор на две части, различающиеся поперечными размерами пучков света. Помещение активного элемента в области широкого пучка света (в ближайшем аналоге активный элемент установлен в области узкого пучка) позволяет увеличить объем активного элемента и за счет этого повысить выходную мощность микролазера примерно в М раз, где M = sinφ/sinψ. Обычно в микролазерах используют продольную накачку активного элемента диодными лазерами. Для получения мощной накачки излучение отдельных диодных лазеров сводят в один волоконный световод. The invention consists in the following. The diffraction grating installed according to the invention divides the two-mirror resonator into two parts, which differ in the transverse dimensions of the light beams. The placement of the active element in the region of a wide beam of light (in the closest analogue, the active element is installed in the region of a narrow beam) allows to increase the volume of the active element and thereby increase the output power of the microlaser approximately M times, where M = sinφ / sinψ. Typically, microlasers use longitudinal pumping of the active element by diode lasers. To obtain high-power pumping, the radiation of individual diode lasers is combined into a single optical fiber.
Размещение активного элемента в области широкого резонаторного пучка света и увеличение его поперечного размера до размеров стандартной линейки диодных лазеров 10 мм позволяет избежать использования какой-либо сложной промежуточной оптики для достижения большой мощности накачки активного элемента. Повышение выходной мощности заявляемого микролазера достигается без изменения длины его резонатора, что в свою очередь позволяет сохранить узкий спектр генерации и прежнюю расходимость излучения микролазера в режиме непрерывного действия. Placing the active element in the region of a wide resonator light beam and increasing its transverse size to the dimensions of a standard line of 10 mm diode lasers avoids the use of any complex intermediate optics to achieve high pump power of the active element. Increasing the output power of the inventive microlaser is achieved without changing the length of its resonator, which in turn allows you to maintain a narrow generation spectrum and the previous divergence of microlaser radiation in continuous operation.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 - 3 изображены варианты его реализации. Микролазер (фиг.1) содержит входное зеркало 1, активный элемент 2, дифракционную решетку 3, выходное зеркало 4, источник накачки 5 в виде решетки диодных лазеров, коллиматор 6, выполненный в виде цилиндрической линзы, второй активный элемент 7, второй источник накачки 8, выполненный в виде диодного лазера, и второй коллиматор 9, выполненный в виде микрообъектива. Повышение пиковой мощности микролазера при сохранении ее среднего уровня достигается размещением модулятора добротности 10 между активным элементом 2 и дифракционной решеткой 3. Функции заявляемого микролазера расширяются, если в области узкого резонаторного пучка света расположен нелинейный элемент 11. Большая плотность излучения в этой области резонатора существенно увеличивает эффективность генерации второй гармоники. The invention is illustrated by drawings, where in Fig.1 - 3 depict options for its implementation. The microlaser (figure 1) contains an
Работоспособность микролазера не зависит от вида выполнения активного элемента. Он может быть твердотельным, жидкостным, газовым. The performance of the microlaser does not depend on the type of execution of the active element. It can be solid state, liquid, gas.
Пучок излучения, выходящий из второго активного элемента 7, испытывает дифракцию на дифракционной решетке 3, уширяется и попадает на активный элемент 2 с большим поперечным сечением. Активный элемент 2, накачиваемый линейкой диодных лазеров 5, усиливает это излучение и тем самым повышает выходную мощность генерируемого излучения. The radiation beam emerging from the second active element 7 experiences diffraction on the diffraction grating 3, broadens, and falls on the
В случае, когда дифракционная решетка 3 в нулевом порядке дифракции не обеспечивает оптимальный выход излучения, оно выводится через выходное зеркало 4 (фиг. 1), при этом продольная накачка второго активного элемента 7 заменяется на поперечную, или второй активный элемент 7 удаляется из резонатора микролазера. In the case when the diffraction grating 3 in the zero diffraction order does not provide an optimal output of radiation, it is output through the output mirror 4 (Fig. 1), while the longitudinal pumping of the second active element 7 is replaced by the transverse one, or the second active element 7 is removed from the microlaser resonator .
Заявляемое изобретение позволяет решить проблему создания полупроводникового излучателя большой мощности с узким спектром излучения и малой угловой расходимостью (фиг.2) путем размещения активного элемента 2 в виде линейки диодных лазеров в области широкого резонаторного пучка света. При этом входное зеркало 1 наносят на один торец диодных лазеров 2, другой торец которых оптически сопрягают с коллиматором пучка света 6. Коллиматором 6 может служить цилиндрическая линза, выполненная, например, в виде отрезка волоконного световода. Уменьшение потерь излучения в резонаторе достигается с помощью дополнительного зеркала 12, размещенного между цилиндрической линзой 6 и дифракционной решеткой 3 и установленного параллельно торцам линейки диодных лазеров 2. Прозрачные щели 13 в этом зеркале 12 расположены напротив рабочих каналов диодных лазеров 2. Первоначально узкие пучки диодных лазеров 2 после двукратного взаимодействия с дифракционной решеткой 3 и отражения от выходного зеркала 4 существенно перемешиваются, уширяются и образуют поле единой моды резонатора. В результате этого расходимость излучения на выходе микролазера определяется только размерами малого резонаторного пучка света, а ширина спектра излучения сужается до ширины одной продольной моды резонатора. The claimed invention allows to solve the problem of creating a semiconductor emitter of high power with a narrow emission spectrum and low angular divergence (figure 2) by placing the
Заявляемое изобретение позволяет решить проблему создания волоконного лазера большой мощности с узким спектром излучения и малой угловой расходимостью (фиг.3) путем размещения активного элемента 2 в виде жгута волоконных лазеров в области широкого резонаторного пучка света. Микролазер (фиг.3) содержит входное зеркало 1, которое может быть выполнено в виде брегговской решетки, и коллиматор 6, представляющий собой набор взаимно перпендикулярных цилиндрических линз. Коллиматор 6 оптически согласует торцы волоконных лазеров 2 с дифракционной решеткой 3, обеспечивая плоский фронт падающей на нее волны. Накачка волоконных лазеров 2 осуществляется индивидуально стандартным образом. Первоначально узкие пучки излучения волоконных лазеров 2 после двукратного взаимодействия с дифракционной решеткой 3 и отражения от выходного зеркала 4 существенно перемешиваются, уширяются и образуют поле единой моды резонатора. В результате этого расходимость излучения на выходе микролазера определяется только размерами малого резонаторного пучка света, а ширина спектра излучения сужается до ширины одной продольной моды резонатора. The claimed invention allows to solve the problem of creating a high-power fiber laser with a narrow emission spectrum and low angular divergence (Fig. 3) by placing the
Заявляемый микролазер (фиг.1) работает следующим образом. Источник накачки 5 создает в активном элементе 2 области усиления лазерного излучения, которое дифрагирует на дифракционной решетке 3 в направлении выходного зеркала 4. Пучки излучения отдельных областей активного элемента 2 из-за расходимости сильно перекрываются. В результате после отражения от выходного зеркала 4 и повторной дифракции на дифракционной решетке 3 излучение из одного канала генерации частично попадает в другой. Многократное прохождение излучения по резонатору приводит к тому, что работа отдельных каналов генерации синхронизируется, что обусловливает формирование поля единой моды. При поперечном размере активного элемента 10 мм и значении ψ≈1° угол расходимости выходного излучения на длине волны λ = 1 мкм составляет Δθ = 20′. При длине резонатора около 10 мм в микролазере (фиг.1) реализуется одномодовый режим генерации.The inventive microlaser (figure 1) works as follows. The pump source 5 creates in the
Оценка показывает, что при использовании активного элемента 2 из монокристаллов YAG-Nd 3+ или YV04-Nd 3+, дифракционной решетки 3 с эффективностью 95% и линейки диодных лазеров 5 мощностью 100 Вт/см микролазер обладает выходной мощностью более 40 Вт на длине волны 1,06 мкм.Evaluation shows that when using an
Claims (20)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000116476A RU2182739C2 (en) | 2000-06-27 | 2000-06-27 | Microlaser (versions) |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000116476A RU2182739C2 (en) | 2000-06-27 | 2000-06-27 | Microlaser (versions) |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2000116476A RU2000116476A (en) | 2002-05-20 |
RU2182739C2 true RU2182739C2 (en) | 2002-05-20 |
Family
ID=20236730
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2000116476A RU2182739C2 (en) | 2000-06-27 | 2000-06-27 | Microlaser (versions) |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2182739C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2542634C1 (en) * | 2013-09-02 | 2015-02-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва" | Two-micron solid-state laser |
-
2000
- 2000-06-27 RU RU2000116476A patent/RU2182739C2/en active
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
БАЙКОВ И.С. и др. Полупроводниковые лазеры. Прикладная физика, 1995, №2, с. 3-35. * |
ВАСИЛЬЕВ С.В. и др. Одночастный лазер на красители с оптоволоконной накачкой, КЭ, 1997, т. 24, с. 131-133. Перестраиваемые лазеры./Под редакцией М.С. Соскина. - М.: Радио и связь, 1982, с. 154-156, с. 174, фиг. 5.11. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2542634C1 (en) * | 2013-09-02 | 2015-02-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва" | Two-micron solid-state laser |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5265116A (en) | Microchip laser | |
US5402437A (en) | Microchip laser | |
US4953166A (en) | Microchip laser | |
US5218610A (en) | Tunable solid state laser | |
US4942582A (en) | Single frequency solid state laser | |
US4916712A (en) | Optically pumped slab laser | |
EP0571051A1 (en) | Solid state microlaser | |
FR2647973A1 (en) | POWER LASERS PUMPS BY LASER DIODES | |
MacKinnon et al. | A laser diode array pumped, Nd: YVO4/KTP, composite material microchip laser | |
US6295160B1 (en) | Broad tuning-range optical parametric oscillator | |
US4641312A (en) | Method and device for producing individual short laser pulses | |
US8194310B1 (en) | All fiber pulse generator for pumping a non-linear converter | |
US5812305A (en) | Optical parametric oscillator cavity design | |
US5754572A (en) | Mirrorless, distributed-feedback, ultraviolet, tunable, narrow-linewidth, solid state laser | |
EP0199793A1 (en) | Single mirror integral raman laser. | |
RU2182739C2 (en) | Microlaser (versions) | |
CN103762489A (en) | Wave length continuous tunable laser device | |
Podvyaznyy et al. | 250W diode laser for low pressure Rb vapor pumping | |
JPH09167868A (en) | Laser system | |
JP2553127B2 (en) | Tunable optical fiber Raman laser | |
Napartovich et al. | Influence of non-linear index on coherent passive beam combining of fiber lasers | |
CN215989627U (en) | Miniaturized solid laser | |
JPH05226749A (en) | Variable wavelength laser | |
EP2937954B1 (en) | Excimer laser combination cavity | |
KR950002068B1 (en) | Second harmonic generating system and method |