ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ЛАЗЕРНЫЙ РЕЗОНАТОР

Известен резонатор с линейкой одномодовых лазерных диодов, содержащий, в частности, модуль лазерного диода, линзу и дифракционную решетку, при этом линза может перемещаться вдоль оптической оси и фиксироваться в выбранном положении (RU 243516 C2, H01S 5/06, 10.11.2011). В этом устройстве используется когерентное сложение излучения, при этом необходимо осуществлять фазировку волновых фронтов излучения на одной длине волны десятков отдельных лазерных диодов в линейке на уровне приблизительно λ/10 при одной и той же поляризации излучения. Когерентное сложение пучков требует разработки систем анализа и управления волновым фронтом отдельных излучателей в реальном времени, обеспечения надежной пространственной фазировки отдельных излучателей, поляризационной стабильности и общей разности хода лучей отдельных лазерных диодов, кратной длине волны излучения, поэтому такие системы оказываются очень сложными в реализации.
Известен полупроводниковый лазерный резонатор, содержащий линейку одномодовых лазерных диодов, согласующую линзу, дифракционную решетку и выходное зеркало с одинаковым коэффициентом по всему спектру усиления, что приводит к потерям энергосъема с линейки лазерных диодов (US 20110216417 A1, H01S 5/405, 08.09.2011). Указанный резонатор принят в качестве наиболее близкого аналога полезной модели.
Задачей создания полезной модели является увеличение энергосъема с одной линейки лазерных диодов путем, повышения добротности резонаторов лазерных диодов находящихся на краях линейки резонатора при обеспечении коллективной генерации лазерных диодов линейки.
Для этого полупроводниковый лазерный резонатор содержит размещенные по ходу лазерного луча линейку лазерных одномодовых диодов, линейку микролинз, согласующую линзу, дифракционную решетку, установленную в резонаторе под углом, и выходное зеркало с селективным по спектру генерации коэффициентом отражения.
На фиг. 1 представлена оптическая схема резонатора.
На фиг. 2 представлена зависимость коэффициента отражения выходного зеркала от длины волны генерации лазерных диодов линейки
Резонатор состоит из расположенных по ходу лазерного излучения линейки лазерных одномодовых диодов 1, линейки микролинз 2, согласующей линзы 3, дифракционной решетки 4 и выходного зеркала 5 с селективным по спектру генерации коэффициентом отражения (см. фиг. 2). Линейка одномодовых лазерных диодов 1, выходная грань, которой просветлена (т.е. имеет коэффициент отражения <0,1%), а на задней нанесено высокоотражающее покрытие, генерирует излучение, имеющее преимущественно (т.е. на >98%) «S» поляризацию. Для предотвращения перекрывания и разделения пучков одномодовых лазерных диодов в линейке 1, сразу после нее установлена линейка микролинз 2. Согласующая линза 3 расположена на фокусном расстоянии по ходу лазерного излучения сразу после линейки микролинз 2 и выполняет согласующую функцию. После прохождения согласующей линзы 3 излучение направляется на дифракционную решетку 4, расположенную в фокальной плоскости согласующей линзы 3 и установленную в резонаторе под определенным углом. При этом совокупность пучков с разными длинами волн под разными углами падает на дифракционную решетку 4 так, что отражаясь от нее все пучки идут по одному и тому же направлению и являются как бы вложенными друг в друга. Таким образом, излучение, собранное в один пучок при помощи дифракционной решетки 4, попадает на выходное зеркало 5, имеющее селективный по спектру генерации коэффициент отражения и обладающее низким коэффициентом отражения на центральной длине волны генерации и возрастающим коэффициентом отражения к краям полосы усиления, где часть его проходит, а часть отражается. При этом каждый одномодовый лазерный диод в линейке представляет собой в предложенной схеме активную среду, помещенную в отдельный резонатор, работающий на собственной длине волны и имеющий добротность соответствующую коэффициенту отражения зеркала в зависимости от своего пространственного расположения в линейке.
ген
ген
ген
В данной конструкции диодного лазерного резонатора используется принцип спектрального (в пределах спектра генерации на определенной центральной длине волны) некогерентного сложения по одному направлению излучения нескольких десятков отдельных лазерных диодов с отличающимися длинами волн генерации общей шириной спектра Δλ, причем Δλ<<λ, каждый мощностью около ватта и с дифракционной расходимостью излучения. В результате такого сложения в едином резонаторе суммарный пучок имеет практически те же характеристики, что и излучение отдельного лазерного диода. Выходное зеркало 5 обладает селективным по спектру генерации коэффициентом отражения (т.е. зеркало имеет специализированный профиль отражения с низким коэффициентом отражения на центральной длине волны генерации, где коэффициент усиления максимален и возрастающим коэффициентом отражения к краям полосы усиления) для увеличения добротности резонаторов каждого отдельного диода в линейке. Технический результат заключается в увеличении энергосъема с одной линейки лазерных диодов путем повышения добротности резонаторов лазерных диодов находящихся на краях линейки в данной схеме резонатора при обеспечении коллективной генерации лазерных диодов линейки.