ИСТОЧНИК ИМПУЛЬСНОГО ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Полезная модель относится к лазерной технике, а именно к сумматорам оптического излучения, например, полупроводниковых лазеров, и может быть использована для усиления мощности лазерного излучения в волоконно-оптических линиях связи, сетях, информационно-измерительных системах, технологическом оборудовании, в бытовых приборах, медицине, системах опознавания и наведения, для охраны объектов от посторонних и пожара, лазерном оружии и других.
7
Из уровня техники известен источник излучения на основе лазерных диодов (RU 2163048 C1, МПК H01S 3/09, H01S 3/091, опубл. 10.02.2001]. Оптическая система устройства содержит отображающее средство, помещенное между излучающими источниками и зоной фокусировки, в которое входит средство формирования излучения и средство фокусировки излучения. Средство формирования включает средство коллимирования излучения и средство для создания суммируемого луча. Лазерное излучение от каждого лазерного диода после коллимирования передается на призматическое средство суммирования и общее коллимирующее средство (цилиндрическая линза). В результате формируется единый однородный пучок, который фокусируется сферическим объективом на торце сердцевины оптического волокна.
Недостатками известного устройства являются большие массогабаритные показатели и его низкая надежность.
7
Наиболее близким устройством по технической сущности к заявляемому техническому решению и принятым в качестве прототипа признан источник импульсного лазерного излучения (RU 2477553 C2, МПК H01S 3/10, G02B 27/10, опубл. 10.03.2013), который содержит последовательно соединенные задающий генератор, импульсный лазер, оптический коммутатор, блок согласования со средством оптической задержки, средство оптической задержки, выполненное, например, из отрезков оптического волокна, и имеющее дискретное время задержек оптического импульса, а также оптическое средство суммирования излучения, и фокусирующую систему, при этом выход задающего генератора соединен с управляющим входом оптического коммутатора.
Устройство за счет использования оптических линий задержки и дальнейшего суммирования интенсивностей импульсов излучения на выходе линий задержек с помощью оптического средства суммирования излучения позволяет повысить выходную импульсную оптическую мощность излучения.
Недостатком известного устройства является зависимость интенсивности выходного излучения от количества линий задержки, что ограничивает частотный диапазон генерируемых импульсов оптического излучения, а также создает большие массогабаритные показатели и приводит к низкой надежности устройства. При увеличении частотного диапазона оптического (лазерного) излучения необходимо уменьшать длительность импульсов и длину линий задержки, что ограничивает возможности создания таких источников лазерного излучения, работающих на высоких частотах. С другой стороны, при использовании относительно низких частот лазерного излучения длина большого числа линий задержек, используемых в прототипе, может оказаться очень большой, что увеличивает габариты устройства и снижает эффективность его работы вследствие больших потерь в волокне. Кроме того, технически сложно создать надежные элементы оптоэлектроники, такие как оптические коммутаторы с большим количеством коммутируемых выходов, работающие в пикосекундном частотном диапазоне.
Технической задачей, на решение которой направлена заявленная полезная модель, является повышение технологичности источника импульсного лазерного излучения.
Указанная задача решена тем, что источник импульсного лазерного излучения содержит задающий перестраиваемый генератор прямоугольных импульсов, выход которого подключен к входу импульсного лазера, а также средство оптической задержки и фокусирующую систему. Отличает источник от известных то, что выход импульсного лазера оптически соединен со средством кольцевой оптической задержки, выход которого подключен к информационному входу коммутирующего устройства, а выход коммутирующего устройства соединен с фокусирующей системой, причем выход задающего генератора дополнительно соединен через счетчик импульсов с управляющим входом коммутирующего устройства.
Положительным техническим результатом, обеспечиваемым раскрытой совокупностью признаков устройства, является повышение технологичности источника импульсного лазерного излучения, за счет уменьшения количества линий задержки, а именно применения одного элемента оптической задержки вместо нескольких, что значительно упрощает конструкцию устройства и дополнительно снижает его массу. Последнее одновременно приводит к повышению надежности источника излучения.
ВЫХ1
ВЫХ6
ВЫХ4
Конструкция источника импульсного лазерного излучения поясняется чертежами, где на фиг. 1 показана структурная схема устройства; на фиг. 2 показана возможная конструкция средства кольцевой оптической задержки и затвора коммутирующего устройства; на фиг. 3 приведены временные диаграммы, поясняющие работу источника импульсного лазерного излучения, где U - сигнал на выходе блока 1, U - сигнал на выходе блока 6, U - сигнал на выходе блока 4.
Источник импульсного лазерного излучения состоит из последовательно соединенных узлов: задающего перестраиваемого генератора прямоугольных импульсов 1, импульсного лазера 2, средства 3 кольцевой оптической задержки, выполненного, например, из отрезка оптического волокна в виде кольца или (для уменьшения габаритов устройства) в виде замкнутой катушки из оптического волокна с числом витков от одного до m, и имеющего определенное расчетом время задержки оптического импульса, (управляемого) коммутирующего устройства 4 и фокусирующей системы 5 для формирования заданной диаграммы направленности пучка на выходе коммутирующего устройства 4. Блоки 2-5 оптически связаны между собой. Выход задающего перестраиваемого генератора прямоугольных импульсов 1 соединен через счетчик импульсов 6 с управляющим входом коммутирующего устройства 4. Коммутирующее устройство 4 содержит управляемый оптический затвор, выполненный, например, на основе оптического эффекта Керра. Коэффициент пересчета N счетчика импульсов 6 определяется допустимым затуханием оптического сигнала, циркулирующего по кольцевой линии задержки 3, свыше которого за счет потерь в волокне дальнейшая циркуляция оптических импульсов становится неэффективной.
Источник импульсного лазерного излучения работает следующим образом.
Импульсный сигнал с задающего генератора 1 поступает на вход импульсного лазера 2 и управляет его работой. Импульсы оптического излучения с лазера 2 поступают на средство кольцевой оптической задержки 3 через заданный период Т следования импульсов. Импульс оптического излучения проходит по кольцу оптоволокна до момента поступления в линию задержки нового импульса от лазера, и цикл продолжается до определенного количества оборотов, зависящего от допустимого затухания в линии задержки. При этом на управляющий вход коммутирующего устройства 4 поступают электрические импульсы с выхода счетчика импульсов 6 с частотой в N раз меньше частоты (1/Т) импульсов, вырабатываемой генератором 1. При поступлении электрического импульса со счетчика 6 на управляющий вход коммутирующего устройства 4 коммутирующее устройство 4 переключает канал циркуляции оптического излучения по средству кольцевой оптической задержки 3 на выход коммутирующего устройства 4, где формируется импульс оптического излучения с амплитудой, равной сумме интенсивностей импульсов лазерного излучения, поступивших на вход средства кольцевой оптической задержки 3 за период N*T, определяемый периодом следования импульсов со счетчика 6.
ВЫХ
Далее полученный лазерный пучок фокусируется фокусирующей системой 5. В результате на выходе предложенного устройства образуется импульсное лазерное излучение J, значительно превосходящее по интенсивности импульсы исходного лазерного излучения лазера 2 (см. фигуру 3]. При этом частота следования импульсов на выходе устройства будет в N раз ниже частоты (1/Т) излучаемых лазером импульсов.
Таким образом, за счет применения одного элемента задержки
вместо большого количества линий задержки снижаются массогабаритные показатели устройства и повышается его надежность, кроме того, расширяется частотный диапазон работы устройства, что в целом повышает технологичность источника импульсного лазерного излучения.