УСИЛИТЕЛЬ ВЫСОКОЙ МОЩНОСТИ НА КРИСТАЛЛЕ, ЛЕГИРОВАННОМ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ, ОСНОВАННЫЙ НА СХЕМЕ ЗАКАЧКИ СО СВЕРХНИЗКИМ КВАНТОВЫМ ДЕФЕКТОМ, ИСПОЛЬЗУЮЩЕЙ ОДНОМОДОВЫЕ ИЛИ НИЗКОМОДОВЫЕ ВОЛОКОННЫЕ ЛАЗЕРЫ

1. Одномодовая лазерная система высокой мощности, содержащая:
структуру MOPA (задающий генератор-усилитель мощности), содержащую:
одномодовый задающий источник, выдающий импульсный сигнальный пучок на длине волны λs 1030 нм или около нее,
иттербиевый (Yb) бустер на легированном кристалле или кристаллической керамике, принимающий сигнальный пучок; и
одномодовый или низкомодовый, работающий в непрерывном режиме волоконный лазер, выдающий световой пучок накачки высокой яркости на длине волны λp в диапазоне длин волн 1000-1020 нм для торцевой накачки иттербиевого бустера, причем сигнальный пучок и пучок накачки распространяются по существу коаксиально или коллинеарно, перекрывая друг друга в степени 80-100%, и длины волн λs и λp выбраны с таким расчетом, чтобы обеспечить сверхнизкий квантовый дефект.
2. Одномодовая лазерная система высокой мощности по п. 1, в которой сверхнизкий квантовый дефект составляет менее 3 %.
2
3
3. Одномодовая лазерная система высокой мощности по п. 1 или 2, в которой иттербиевый бустер содержит кристалл Yb:YAG (легированный иттербием алюмоиттриевый гранат) или керамику YbO и по форме выполнен как пластина или стержень.
4. Одномодовая лазерная система высокой мощности по п. 1 или 2, в которой длина λp светового излучения накачки варьирует в диапазоне длин волн 1006-1010 нм, причем предпочтительной является длина волны 1010 нм, и сверхнизкий квантовый дефект находится в пределах 2-2,5 %.
5. Одномодовая лазерная система высокой мощности по п. 1, в которой одномодовый или низкомодовый, работающий в непрерывном режиме волоконный лазер выполнен с возможностью выдачи нескольких кВт светового излучения накачки.
6. Одномодовая лазерная система высокой мощности по п. 1, в которой одномодовый источник накачки конструктивно исполнен как один или несколько лазерных диодов или как одномодовый волоконный лазер, работающий для выдачи последовательности сверхкоротких импульсов сигнального излучения в диапазоне фемсекундной, пикосекундной или наносекундной длительности импульсов.
7. Одномодовая лазерная система высокой мощности по п. 1, дополнительно содержащая первый и второй дискриминаторы длин волн, расположенные с боков объемного усилителя, причем каждый из первого и второго дискриминаторов длин волн представляет собой дихроическое зеркало или объемную брэгговскую решетку (VBG).
8. Одномодовая лазерная система высокой мощности по п. 1, в которой сигнальный пучок на выходе иттербиевого бустера на кристалле характеризуется:
средней импульсной мощностью, варьирующей от несколько сотен ватт до нескольких кВт, и
энергией на импульс в диапазоне от нескольких сотен микроджоулей до нескольких миллиджоулей.
9. Одномодовая лазерная система высокой мощности по п. 1, в которой задающий источник представляет собой волоконный лазер с синхронизацией мод.
10. Одномодовая лазерная система высокой мощности по п. 9, дополнительно содержащая по меньшей мере одну стадию предусиления.
11. Одномодовая лазерная система высокой мощности по п. 1, в которой задающий источник работает в чисто импульсном или пакетном режиме.
12. Одномодовая лазерная система высокой мощности по п. 1, в которой работающий в непрерывно режиме волоконный лазер высокой яркости выдает пучок накачки таким образом, что пучок накачки входит в один или оба из противоположных концов иттербиевого бустера.
13. Бустер, содержащий:
иттербиевый (Yb) объемный усилитель, принимающий одномодовый сигнальный пучок на длине волны λs 1030 нм или около нее; и
одномодовый или низкомодовый, работающий в непрерывном режиме волоконный лазер, выдающий световой пучок накачки высокой яркости, входящий в одну или обе из противоположных граней иттербиевого объемного усилителя на длине волны λp в диапазоне длин волн 1000-1020 нм, при этом сигнальный пучок и пучок накачки распространяются, перекрывая друг друга более чем на 80 %, и длины волн λs и λp выбраны с таким расчетом, чтобы обеспечить сверхнизкий квантовый дефект менее 3 %.
14. Бустер по п. 13, в котором объемный усилитель конструктивно исполнен как плита или стержень, и сверхнизкий квантовый дефект находится в пределах 2-2,5 %.
2
3
15. Бустер по п. 13, в котором иттербиевый объемный усилитель содержит кристалл Yb:YAG или керамику YbO.