УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ ЛАЗЕРНЫХ ИМПУЛЬСОВ

Предлагаемая полезная модель относится к лазерной технике, в частности, к фемтосекундным лазерным системам с высокой мощностью излучения и может быть использована в промышленности, медицине, микроэлектронике и других областях хозяйственной деятельности.
макс
Известен усилитель мощности лазерных импульсов, содержащий иттербиевый активный усиливающий элемент, однако в спектральном диапазоне с λ=1250 нм коэффициент усиления его является очень низким и не позволяет получить высокую мощность излучения (Н.Liu, S.Biswal,* J.Paye, J.Nees, et al.// Directly diode-pumped millijoule subpicosecond Yb:glass regenerative amplifier// July 1, 1999 / Vol.24, No. 13 / Optics Letters 917).
макс
Наиболее близким к предложенному техническому решению является усилитель мощности, содержащий в качестве активного усиливающего элемента монокристалл титан-сапфира. Недостатком этого усилителя является невозможность усиления лазерного импульса в спектральной полосе излучения с λ=1250 нм (А.А.Бабин, А.М.Киселев, А.М.Сергеев, А.Н.Степанов Тераваттный фемтосекундный титан-сапфировый лазерный комплекс// Квантовая Электроника, Том 31, №7, с.565-658, 2001) (прототип).
макс
Предлагаемая полезная модель решает техническую задачу увеличения мощности лазерных импульсов в спектральной полосе излучения с λ=1250НМ.
Поставленная техническая задача решается тем, что в усилителе мощности лазерных импульсов, содержащем источник первоначального лазерного излучения,
один и более активных усиливающих элементов, систему зеркал для обеспечения прохода лазерного излучения через усилитель мощности и лазер накачки активных усиливающих элементов, каждый активный усиливающий элемент выполнен из монокристалла хром-форстерита, при этом система зеркал установлена с возможностью многократного прохода лазерного излучения через активные усиливающие элементы.
Такое выполнение усилителя мощности лазерных импульсов позволяет решить поставленную техническую задачу за счет того, что исходный лазерный импульс от источника первичного излучения направляется с помощью системы зеркал в активный усиливающий элемент, выполненный из монокристалла хром-форстерита, в котором с помощью импульса лазера накачки наносекундной длительности создается инверсная заселенность электронных энергетических уровней, то есть активный элемент становится усиливающим. Система зеркал позволяет осуществить один и более проходов исходного лазерного импульса через активный усиливающий элемент, пока существует инверсная среда. Таким образом, произойдет усиление мощности первоначального лазерного излучения. Коэффициент усиления определяется мощностью лазера накачки, параметрами активного усиливающего элемента и количеством проходов через активный усиливающий элемент.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется схемой, показанной на фиг.1.
Усилитель мощности лазерных импульсов содержит корпус 1, в котором устанавливаются зеркала 2, формирующие проходы лазерных импульсов через
активный усиливающий элемент 3 на основе монокристалла хром-форстерит, лазер накачки 4, поворотные зеркала 5 и источник 6 первичного излучения.
2
Предполагаемая полезная модель работает следующим образом. Исходный лазерный импульс с длиной волны излучения 1250 нм от источника первичного излучения с помощью поворотных зеркал 5 вводится в систему зеркал 2, формирующую в данной оптической схеме шесть проходов через активный усиливающий элемент 3. Накачка активной среды осуществляется импульсным лазером 4, работающим в режиме модуляции добротности. При этом максимальная плотность энергии накачки достигает 3 Дж/см. Импульс накачки длительностью около 12нс попадает на кристалл непосредственно перед приходом сигнала, и соответственно максимальная инверсия достигается на первом проходе и как следствие достигается максимальный коэффициент усиления. С увеличением числа проходов по активной среде 3 усиление уменьшается, что связано с уменьшением инверсии в активной среде. Выходная энергия импульса после усиления в таком усилителе составляет 6 мДж при входном сигнале около 0,4 мДж.
макс
Конкретными достоинствами и преимуществами данного усилителя мощности по сравнению с прототипом являются возможность усиления инфракрасных лазерных импульсов в спектральной полосе излучения с λ=1250 нм и использование в качестве лазеров накачки с длиной волны излучения 1,06 мкм.