ВОЛОКОННЫЙ ЛАЗЕР

Полезная модель относится к оптическому приборостроению, в частности к устройствам для генерации стимулированного излучения, и может быть использована для создания волоконных лазеров.
Известен волоконный лазер (Л) [1], содержащий в качестве активного элемента активный волоконный световод, а в качестве источника оптической накачки лазерный диод. Л выполнен в виде лабораторной конструкции и непригоден для быстрой транспортировки и использования на новом месте.
Наиболее близким по технической сущности является волоконный лазер [2], позволяющий обеспечить быструю транспортировку и использование на новом месте. Л содержит автономный блок питания и излучатель, включающий активный элемент в виде активного волоконного световода, источник диодной накачки, при этом выход блока питания электрически связан с входом излучателя.
Во время работы Л излучение диодов накачивает активный элемент, вызывая генерацию Л, а также нагревание активного элемента и увеличение его температуры. Температура активного элемента в начале работы Л близка к температуре окружающей среды и в процессе работы Л поднимается и устанавливается равной стационарному значению. При изменении температуры изменяются спектрально-люминесцентные характеристики активного элемента, при этом изменяются энергетические характеристики Л и также устанавливаются равными стационарному значению.
При работе Л при температурах окружающей среды ниже 0°С в связи с большой разницей первоначальной температуры активного элемента и установившегося стационарного значения температуры активного элемента, время установления энергетических характеристик Л существенно увеличивается по сравнению с работой Л в нормальных условиях.
Задачей полезной модели является уменьшение времени установления энергетических характеристик Л при работе его при температурах окружающей среды ниже 0°С.
Сущность полезной модели заключается в том, что в волоконном лазере, содержащем блок питания и излучатель, включающий оптически связанные активный элемент в виде активного волоконного световода и источник диодной накачки, при этом первый выход блока питания электрически связан с входом излучателя, новым является, что излучатель дополнительно содержит термодатчик, выход которого электрически связан с входом блока питания, и устройство нагревания активного элемента, выполненное в виде металлической пластины с установленными на ней одним или несколькими электрическими нагревательными элементами, силовые выводы которых электрически связаны с вторым выходом блока питания.
В возможном варианте выполнения волоконного лазера обращенная к активному элементу поверхность металлической пластины устройства нагревания активного элемента выполнена с лакокрасочным покрытием.
Дополнительное введение в излучатель волоконного лазера термодатчика, выход которого электрически связан с входом блока питания, и устройства нагревания активного элемента, выполненного в виде металлической пластины с установленными на ней одним или несколькими электрическими нагревательными элементами, силовые выводы которых электрически связаны с вторым выходом блока питания, позволяет установить оптимальный температурный режим активного элемента для получения максимальных энергетических характеристик Л, и таким образом, уменьшить время установления энергетических характеристик Л при работе его при температурах окружающей среды ниже 0°С.
Возможное выполнение в волоконном лазере обращенной к активному элементу поверхности металлической пластины с лакокрасочным покрытием позволяет увеличить излучательную способность устройства нагревания, и таким образом способствует уменьшению времени установления оптимального температурного режима активного элемента 4, и таким образом способствует уменьшению времени установления энергетических характеристик Л при работе его при температурах ниже 0°С.
Полезная модель поясняется чертежом. На фигуре представлена схема Л.
Л содержит блок питания 1 и электрически связанный с ним излучатель 2, имеющий корпус 3, в котором установлены оптически связанные активный элемент 4 в виде активного волоконного световода с зеркалами на концах и в качестве источника оптической накачки два излучающих полупроводниковых диода 5, излучение которых вводится через стыковочные элементы в активный элемент 4. Первый выход блока питания 1 электрически связан с входом излучателя 2, электрически связанным с силовыми выводами излучающих полупроводниковых диодов 5.
Излучатель 2 содержит также термодатчик 6, выход которого электрически связан с входом блока питания 1, предназначенный для выдачи сигнала, пропорционального температуре окружающей среды.
Излучатель 2 включает также устройство нагревания активного элемента 4, выполненное в виде установленной в корпусе 3 металлической пластины 7 с установленными на ней двумя электрическими нагревательными элементами 8, силовые выводы которых электрически связаны с вторым выходом блока питания 1.
В качестве нагревательных элементов 8 используются активные сопротивления, например резисторы, которые нагреваются при подаче на них напряжения с второго выхода блока питания 1.
При этом обращенная к активному элементу 4 поверхность 9 указанной пластины 7 выполнена с лакокрасочным покрытием.
Однако возможны и другие конструкции нагревательных элементов 8, например, в виде отрезка нихромовой проволоки, и другие покрытия металлической пластины 7, например, в виде окисных металлических пленок.
Л работает следующим образом.
Блок питания 1 обеспечивает электрический ток накачки излучающих диодов 5. Излучение излучающих диодов 5 накачивает активный элемент 4. Генерируемое излучение выходит через конец активного волоконного световода с полупрозрачным зеркалом. Часть электрический мощности накачки излучающих диодов 5 переходит в тепловую мощность в активном элементе и нагревает его до установившегося значения за время, определяемое мощностью нагревания.
При температурах окружающей среды ниже 0°С по сигналу, поступающему с термодатчика 6, блок питания 1 обеспечивает электрический ток через нагревательные элементы 8, которые нагревают металлическую пластину 7, дополнительно нагревающую в свою очередь активный элемент 3. В связи с нагреванием активного элемента 4 как излучением накачки, так и устройством нагревания активного элемента, уменьшается время установления оптимального температурного режима активного элемента 4, соответственно, уменьшается время установления энергетических характеристики Л.
Таким образом, обеспечивается уменьшение времени установления энергетических характеристики Л при работе его при температурах окружающей среды ниже 0°С.
Использованные источники информации:
1. Квантовая электроника, 2004, т.34, №3, с.213-215.
2. http://www.ntoire-polus.ru. Продукция. Маломощные волоконные лазеры. Непрерывные иттербиевые лазеры (прототип).