СПОСОБ И СИСТЕМА ДЛЯ КРИОГЕННО-ОХЛАЖДАЕМОГО ЛАЗЕРНОГО УСИЛИТЕЛЯ

1. Система лазерного усилителя, содержащая:
активную среду, которая характеризуется первой температурой во время работы, и покрытие, которое характеризуется второй температурой, превышающей первую температуру во время работы.
2. Система лазерного усилителя по п. 1, в которой вторая температура является, по существу, комнатной температурой.
3. Система лазерного усилителя по п. 1, в которой активная среда имеет продольную ось и множество сторон, по существу, параллельных продольной оси.
4. Система лазерного усилителя по п. 1, в которой активная среда содержит прямоугольную пластину, имеющую ширину и длину в перпендикулярном продольной оси направлении, которые больше, чем толщина, измеряемая вдоль продольной оси.
2
5. Система лазерного усилителя по п. 1, в которой активная среда содержит по меньшей мере одно из Yb:YAG или Yb:CaF.
6. Система лазерного усилителя по п. 1, дополнительно содержащая:
волновод, имеющий:
множество внутренних поверхностей, каждая из которых оптически связана с одной из множества сторон активной среды, и
множество внешних поверхностей, и
покрытие, оптически соединенное с внешними поверхностями волновода.
7. Система лазерного усилителя по п. 6, в которой активная среда выполнена с возможностью усиливать свет на длине волны усиления.
8. Система лазерного усилителя по п. 7, в которой волновод является, по существу, прозрачным на длине волны усиления.
9. Система лазерного усилителя по п. 7, в которой покрытие является поглощающим на длине волны усиления.
10. Система лазерного усилителя по п. 5, в которой волновод имеет коническую форму, такую, что внутренние поверхности характеризуются первой площадью поверхности, а внешние поверхности характеризуются второй площадью поверхности, меньшей, чем первая площадь поверхности.
11. Отражающий оптический усилитель, содержащий:
усилительный элемент, имеющий входную/выходную сторону и заднюю сторону, причем усилительный элемент содержит:
активную среду, имеющую ширину, длину и толщину, которая меньше, чем ширина и длина;
волновод, частично окружающий активную среду; и
краевой поглотитель, частично окружающий волновод;
отражающий элемент, расположенный рядом с задней стороной, и
охлаждающий элемент, расположенный рядом с отражающим элементом.
12. Отражающий оптический усилитель по п. 11, в котором активная среда содержит активные частицы иттербия.
2
13. Отражающий оптический усилитель по п. 12, в котором активная среда содержит по меньшей мере один из основных кристаллов YAG или CaF.
14. Отражающий оптический усилитель по п. 11, в котором активная среда содержит активные частицы, расположенные в основном кристалле, и волновод содержит основной кристалл.
15. Отражающий оптический усилитель по п. 14, в котором краевой поглотитель содержит поглощающие частицы в основном кристалле.
16. Отражающий оптический усилитель по п. 11, в котором отражающие элементы содержат слоистое диэлектрическое зеркало.
17. Отражающий оптический усилитель по п. 11, в котором охлаждающий элемент содержит охлаждающую поверхность, имеющую пространственный размер, приблизительно равный произведению ширины на длину.
18. Отражающий оптический усилитель по п. 11, в котором активная среда характеризуется первой температурой во время работы, и краевой поглотитель характеризуется второй температурой, превышающей первую температуру во время работы.
19. Отражающий оптический усилитель по п. 18, в котором вторая температура является, по существу, комнатной температурой.
20. Система оптического усилителя, содержащая:
набор блоков усилителя, выстроенных вдоль продольного направления, при этом каждый из блоков усилителя содержит:
усилительную пластину, выполненную с возможностью усиливать свет, распространяющийся в продольном направлении, и генерировать усиленное спонтанное излучение вдоль поперечного направления и бокового направления, причем поперечное направление ортогонально продольному направлению, а боковое направление ортогонально продольному направлению и поперечному направлению;
волновод, оптически связанный с периферийными частями усилительной пластины;
набор отражателей, оптически связанных с волноводом и выполненных с возможностью отражать усиленное спонтанное излучение, распространяющееся вдоль поперечного направления;
набор охлаждающих лопастей, каждая из которых связана с одним из отражателей и выполнена с возможностью направлять охлаждающую текучую среду, протекающую в поперечном направлении, и
одну или более поглощающих краевых покрытий, оптически связанных с волноводом и выполненных с возможностью поглощать усиленное спонтанное излучение, распространяющееся вдоль бокового направления, и
систему охлаждения, выполненную с возможностью обеспечения потока хладагента в поперечном направлении.
21. Система оптического усилителя по п. 20, в которой толщина волновода, по существу, равна толщине усилительной пластины.
22. Система оптического усилителя по п. 20, в которой набор отражателей содержит диэлектрическое зеркало с высокой отражательной способностью на длине волны усиленного спонтанного излучения.
23. Система оптического усилителя по п. 20, в которой активная среда содержит иттербий.
2
24. Система оптического усилителя по п. 23, в которой активная среда содержит по меньшей мере одно из YAG или CaF.
25. Система оптического усилителя по п. 20, в которой усиленное спонтанное излучение, распространяющееся вдоль бокового направления, включает в себя усиленное спонтанное излучение, отраженное от набора отражателей.
26. Система оптического усилителя по п. 20, в которой набор охлаждающих лопастей содержит тот же материал, что и волновод.
27. Система оптического усилителя по п. 20, дополнительно содержащая один или более барьеров для поперечного потока, расположенных между блоками усилителя.
28. Система оптического усилителя по п. 20, в которой волноводы имеют коническую форму в поперечном направлении.
29. Способ работы лазерного усилителя, причем способ содержит:
обеспечение активной среды, имеющей продольную ось, поперечную ось и боковую ось;
накачку активной среды;
направление света через активную среду вдоль продольной оси;
усиление света в активной среде;
охлаждение активной среды таким образом, чтобы активная среда характеризовалась первой температурой;
генерацию усиленного спонтанного излучения в активной среде, при этом усиленное спонтанное излучение распространяется вдоль поперечной оси и боковой оси;
направление усиленного спонтанного излучения через волновод, оптически связанный с активной средой; и
поглощение части усиленного спонтанного излучения в краевом покрытии, оптически связанном с волноводом, при этом покрытие характеризуется второй температурой, превышающей первую температуру.
30. Способ по п. 29, в котором активная среда содержит усилительную пластину, включающую в себя иттербий.
31. Способ по п. 29, в котором волновод содержит оптический элемент, характеризующийся передачей более 90% излучения на длинах волн, связанных с усиленным спонтанным излучением.
32. Способ по п. 29, в котором волновод частично окружает активную среду вдоль направлений, совмещенных с поперечной осью и боковой осью.
33. Способ по п. 29, в котором активная среда содержит основной материал.
34. Способ по п. 33, в котором волновод содержит основной материал.
2
35. Способ по п. 29, в котором основной материал содержит по меньшей мере одно из YAG или CaF.
2
36. Способ по п. 35, в котором волновод содержит по меньшей мере одно из YAG или CaF.
37. Способ по п. 29, в котором первая температура меньше, чем комнатная температура.
38. Способ по п. 37, в котором первая температура меньше или равна 200 К.
39. Способ по п. 29, в котором вторая температура является комнатной температурой.