RU2040088C1

RU2040088C1 - Излучатель твердотельного лазера

Info

Publication number: RU2040088C1
Authority: RU
Inventors: Николай Дмитриевич Белоусов; Борис Исакович Минков; Юрий Тимофеевич Михайлов; Виктуара Петровна Токмакова
Original assignee: Институт монокристаллов АН Украины
Priority date: 1992-05-05
Filing date: 1992-05-05
Publication date: 1995-07-20

Abstract

Использование: в лазерной технике, в излучателях с твердотельными лазерными стержнями. Сущность изобретения: для повышения азимутальной однородности распределения поля излучения лазера без снижения его КПД в излучателе твердотельного лазера, включающем зеркала резонатора и осветитель, содержащий цилиндрический отражатель эллиптического сечения с покрытием, зеркально отражающим излучение лампы накачки, внутри которого параллельно друг другу установлены прямая лампа накачки и лазерный стержень, коаксиально лампе накачки на пути потоков излучения накачки, интенсивность которых по периметру поперечного сечения лазерного стержня составляет 0,7-0,9 ее максимального значения, размещен слой с коэффициентом отражения 0,5-1, отражающий излучение накачки. Отражающий слой может быть выполнен в виде двух полос вдоль образующей лампы накачки с удельной площадью 0,1-0,2 и коэффициентом отражения 0,5-1 каждая, расположенных симметрично относительно плоскости зеркальной симметрии осветителя, причем середина каждой из них по периметру поперечного сечения коаксиального слоя расположена под углом 62+/-4° к направлению от оси лампы накачки к оси лазерного стержня. Отражающий слой может быть расположен на боковой поверхности лампы накачки либо на поверхности канала охлаждения лампы накачки отражателя осветителя. 3 з.п. ф-лы, 1 табл. 8 ил.

Description

Изобретение относится к лазерной технике и может быть использовано при изготовлении излучателей с твердотельными лазерными стержнями.

Задачи, связанные с использованием лазеров в технике связи, светолокации, обработке материалов и т.п. предъявляют определенные требования к пространственно-энергетическим характеристикам их излучения: угловой и осевой силе излучения, степени неравномерности распределения поля в поперечном сечении пучка.

У большинства типов твердотельных лазеров пространственно-энергетические характеристики излучения определяются характером распределения коэффициента усиления и тепловыделения в поперечном сечении лазерного стержня [1]
Известен излучатель твердотельного лазера [2] включающий зеркала резонатора и осветитель, содержащий цилиндрический отражатель кругового сечения с диффузно отражающим покрытием, внутри которого параллельно друг другу установлены прямая лампа накачки и лазерный стержень с оптически однородной шлифованной (матированной) или полированной боковой поверхностью.

В таком излучателе достигается относительно равномерное распределение излучения накачки в объеме лазерного стержня вследствие диффузного отражения излучения накачки поверхностью отражателя осветителя. При этом достигается достаточно высокая степень однородности распределения поля лазерного излучения.

Однако за счет рассеяния излучения накачки диффузно отражающей поверхностью осветителя такой излучатель обладает относительно низкой эффективностью, приводящей к повышению пороговой мощности (энергии) накачки и уменьшению КПД лазера на ≈30-60% что в значительной степени ограничивает его применение.

Известны излучатели твердотельного лазера [3, 4] включающие зеркала резонатора и осветитель, содержащий цилиндрический отражатель эллиптического или биэллиптического сечения с зеркально отражающим покрытием, имеющим на поверхности канавки различной конфигурации, которые рассеивают излучение лампы накачки.

Такие отражатели по сравнению с отражателями с гладким зеркально отражающим покрытием улучшают однородность распределения поля излучения накачки в поперечном сечении лазерного стержня за счет рассеяния излучения накачки на канавках, а по сравнению с отражателями с диффузно отражающим покрытием обеспечивают более высокий КПД лазера.

Недостатками таких осветителей являются, с одной стороны, снижение эффективности по сравнению с эффективностью осветителей, имеющих гладкую зеркально отражающую поверхность, за счет рассеяния на канавках, с другой, менее заметное повышение однородности поля излучения по сравнению с осветителем с диффузно отражающей поверхности.

Наиболее близким к изобретению по конструкции является излучатель твердотельного лазера [5] включающий зеркала резонатора и осветитель, содержащий цилиндрический отражатель эллиптического сечения с зеркально отражающим излучение лампы накачки покрытием, внутри которого параллельно друг другу установлены прямая лампа накачки и лазерный стержень с оптически однородной по периметру его сечения шлифованной (матированной) или полированной боковой поверхностью.

В таком излучателе за счет зеркального отражения и фокусировки излучения накачки на поверхности лазерного стержня достигается значительно более высокий КПД лазера по сравнению с излучателями с диффузно отражающим покрытием осветителя или с зеркально отражающим покрытием с канавками.

Вместе с тем неоднородность распределения поля излучения накачки в таком осветителе приводит к неоднородному распределению коэффициента усиления в поперечном сечении лазерного стержня. Наибольшая неоднородность создается в двух взаимно перпендикулярных направлениях: совпадающем с направлением лампа лазерный стержень и перпендикулярным ему. Вследствие неоднородного распределения коэффициента усиления в лазерном стержне поле излучения лазера в разных направлениях имеет различную угловую ширину и по азимуту имеет вид овала, вытянутого в направлении, перпендикулярном оси лампа стержень.

Технической задачей изобретения является повышение азимутальной однородности распределения поля излучения лазера без снижения его КПД.

Поставленная задача достигается тем, что в излучателе твердотельного лазера, включающем зеркала резонатора и осветитель, содержащий цилиндрический отражатель эллиптического сечения с зеркально отражающим излучение лампы накачки покрытием, внутри которого параллельно друг друга установлены прямая лампа накачки и лазерный стержень с оптически однородной по периметру его поперечного сечения шлифованной или полированной боковой поверхностью, согласно изобретению коаксиально лампе накачки на пути потоков излучения накачки, интенсивность которых по периметру поперечного сечения лазерного стержня составляет 0,7-0,9 ее максимального значения, размещен слой с коэффициентом отражения 0,5-1, отражающий излучение накачки.

Поставленная задача достигается также тем, что коаксиальный лампе накачки отражающий слой выполнен в виде двух полос вдоль ее образующей с удельной площадью 0,1-0,2 и коэффициентом отражения 0,5-1 каждая, расположенных симметрично относительно плоскости зеркальной симметрии осветителя, причем середина каждой из них по поперечному сечению коаксиального слоя расположена под углом 62± 4^о к направлению от оси лампы накачки к оси лазерного стержня.

Поставленная задача достигается также тем, что слой, отражающий излучение накачки, размещен на боковой поверхности лампы накачки.

Поставленная задача достигается также тем, что слой, отражающий излучение накачки, размещен на поверхности канала охлаждения лампы накачки отражателя осветителя.

Распределение поля излучения лазера во многом определяется распределением коэффициента усиления в поперечном сечении лазерного стержня. В свою очередь распределение коэффициента усиления зависит от распределения интенсивности световых потоков излучения лампы накачки на его боковой поверхности. Последнее определяется целым рядом конструктивных особенностей осветителей: характером отражающего покрытие отражателя осветителя, геометрическими размерами отражателя осветителя и лампы накачки, их местоположением относительно отражающей поверхности отражателя и т.п. Поэтому наиболее общей характеристикой осветителей с точки зрения распределения коэффициента усиления по сечению лазерного стержня является характер распределения интенсивности световых потоков излучения накачки по периметру его поперечного сечения.

Сущность технического решения заключается в том, что коаксиально лампе накачки на пути более интенсивных потоков излучения накачки, формируемых осветителем на поверхности лазерного стержня, размещен слой, отражающий излучение накачки. При этом относительно избыточные потоки излучения возвращаются в лампу накачки. Возвращаемая в лампу накачки и поглощаемая ее плазмой световая энергия дополнительно разогревает эту плазму. Поглощение световой энергии плазмой эквивалентно нагреву ее электрическим током, т.е. эквивалентно повышению мощности накачки. Таким образом, на тех участках боковой поверхности стержня, где формировались относительно ослабленные потоки излучения накачки, интенсивность последних повышается за счет дополнительного разогрева плазмы, а на участках, где формировались относительно избыточные потоки, ослабляются вследствие ограниченного пропускания этих потоков отражающим слоем. Это способствует перераспределению и выравниванию световых потоков излучения накачки на боковой поверхности лазерного стержня.

Степень повышения однородности поля лазерного излучения зависит как от диапазона относительной интенсивности потоков излучения накачки, формируемых осветителем на поверхности лазерного стержня, на пути которых располагается отражающий это излучение слой, так и от отражательной способности этого слоя. Причем в случае слабопоглощающих отражающих слоев эффективность осветителя практически не изменяется (в оптике R+T+A=1, где R коэффициент отражения; Т коэффициент пропускания; А коэффициент поглощения, для слабопоглощающих слоев, например многослойных диэлектрических А<<R+Т).

Для использованных при испытаниях цилиндрических одноламповых осветителей эллиптического сечения величина интенсивности световых потоков излучения накачки по периметру поперечного сечения лазерного стержня распределена симметрично относительно плоскости, в которой расположены продольные оси лазерного стержня и лампы накачки (плоскости зеркальной симметрии осветителя). Причем потоки излучения накачки с интенсивностью более 0,6 ее максимального по периметру поперечного сечения лазерного стержня значения (фиг. 2 а) образуют на его боковой поверхности две полосы, направленные вдоль образующей.

Как показали эксперименты, наиболее существенное повышение однородности распределения поля излучения накачки реализуется при размещении отражающего слоя на месте расположения на коаксиальных лампе накачки поверхностях изображения полос, образованных на боковой поверхности лазерного стержня потоками излучения накачки, интенсивность которых составляет не менее 0,7-0,9 ее максимального по периметру поперечного сечения стержня значения. При этом положительный эффект (повышение азимутальной однородности поля лазерного излучения без снижения КПД лазера) наблюдается при коэффициенте отражения указанного слоя 0,5-1.

Изображение на коаксиальных лампе накачки поверхностях полос, образованных на боковой поверхности лазерного стержня потоками излучения накачки, интенсивность которых составляет не менее 0,7-0,9 ее максимального по периметру поперечного сечения стержня значения, также образуется в виде двух зеркально-симметрично расположенных полос, направленных вдоль образующей, середина которых в поперечном сечении коаксиальной лампе накачки поверхности расположена под углом α=62±4^o к направлению от оси лампы накачки к оси лазерного стержня (фиг. 3). При этом площадь каждой полосы изображения составляет 0,1-0,2 площади коаксиальной лампе накачки поверхности. Отражающий слой, как показали эксперименты, целесообразнее располагать либо на боковой поверхности лампы накачки, либо на поверхности канала охлаждения лампы накачки (при его наличии) без установки в осветитель дополнительной поверхности с отражающим слоем, которая сама по себе вносит в осветитель дополнительные потери. Вследствие сказанного для достижения положительного эффекта отражающий излучение накачки слой с коэффициентом отражения 0,5-1 размещен на боковой поверхности лампы накачки или на поверхности канала охлаждения лампы накачки осветителя и выполнен в виде двух полос, направленных вдоль образующей, расположенных симметрично относительно плоскости зеркальной симметрии осветителя так, что середина каждой из полос в поперечном сечении расположена под углом 62±4^о к направлению от оси лампы накачки к оси лазерного стержня, причем площадь каждой полосы составляет 0,1-0,2 площади соответствующей поверхности.

Когда отражающий слой расположен на пути потоков излучения накачки, интенсивность которых на поверхности лазерного стержня составляет более 0,9 ее максимального значения (при этом удельная площадь каждой из отражающих полос составляет менее 0,1), а коэффициент отражения каждой из полос близок к минимальному, положительный эффект близок к ошибке измерений (пример 6). При коэффициенте отражения менее 0,5 (с использованным при испытаниях отражающим слоем из серебра) наблюдается ≈ 10%-ное снижение мощности излучения, связанное с увеличением поглощения в отражающем слое (пример 5).

Когда отражающий слой расположен на пути потоков излучения накачки, интенсивность которых на поверхности лазерного стержня составляет менее 0,7 ее максимального значения (при этом удельная площадь каждой из полос составляет более 0,2), а коэффициент отражения близок к максимальному, наблюдается более чем 10% -ное снижение мощности излучения, связанное с большой удельной площадью слоя, слабо пропускающего излучение накачки (пример 8).

На фиг. 1 схематически изображен излучатель твердотельного лазера; на фиг. 2 приведена диаграмма распределения интенсивности первичных световых потоков излучения накачки по периметру поперечного сечения лазерного стержня в осветителе эллиптического сечения (а в соответствии с прототипом, б в соответствии с примером 1); на фиг. 3 изображены участки поверхности поперечного сечения лазерного стержня на поверхности поперечного сечения, коаксиальной лампе накачки; на фиг. 4 схематически изображена лампа накачки; на фиг. 5 схематически изображен осветитель излучателя лазера с отражающим слоем, расположенным на поверхности лампы накачки, поперечное сечение; на фиг. 6 отражатель осветителя лазера с отражающим слоем; на фиг. 7 осветитель лазера с отражающим слоем, расположенным на поверхности канала охлаждения лампы, поперечное сечение; на фиг. 8 приведена диаграмма азимутального распределения угловой силы излучения лазера. В таблице приведены характеристики излучения лазера.

Излучатель твердотельного лазера содержит выходное 1 (фиг. 1) и глухое 2 зеркала резонатора, отражатель осветителя 3 цилиндрической формы эллиптического сечения с зеркально отражающим излучение лампы накачки покрытием 4, прямую трубчатую лампу 5 накачки и лазерный стержень 6. Лампа 5 накачки и лазерный стержень 6 установлены в отражатель осветителя 3 параллельно его образующей и друг другу. Отражатель осветителя 3 имеет каналы для охлаждения лампы накачки и лазерного стержня, поверхности 7 и 8 каналов полированы.

Для отражателя осветителя эллиптического сечения с размерами большой и малой осей 30,5 и 28 мм соответственно и диаметром лампы накачки 5 мм (лампа ДНП 5/38) распределение интенсивности первичных световых потоков излучения накачки по периметру поперечного сечения лазерного стержня показано на фиг. 2а.

Интенсивность световых потоков, превышающая уровень 0,7 ее максимальной величины, образует две дуги 9. Относительное распределение интенсивности излучения накачки по периметру поперечного сечения лазерного стержня не меняется вдоль его длины и, таким образом, интенсивность, превышающая уровень 0,7, распределена на его боковой поверхности в виде двух продольных полос.

Участки 9 (фиг. 2) поверхности поперечного сечения лазерного стержня на поверхности поперечного сечения, коаксиальной лампе накачки в отражателе осветителя эллиптического сечения, показаны на фиг. 3. Их построение проводится с помощью лучей 10, характеризующих геометрический ход лучей в полости эллиптического сечения. Изображение участков 9 (фиг. 2, 3) боковой поверхности лазерного стержня 6 (фиг. 3), освечиваемых излучением накачки с интенсивностью, превышающей уровень 0,7 ее максимальной величины, на коаксиальной лампе накачки поверхности 11 образует в поперечном сечении две зеркально-симметрично расположенные дуги 12 длиной, не превышающей 0,2 периметра каждая, причем угол α между нормалью 13, проходящей через середину дуги 12, и направлением от оси 14 лампы накачки к оси лазерного стержня 6 составляет ≈66^о. Аналогично в виде двух дуг длиной, не превышающей 0,1 периметра поперечного сечения коаксиальной лампе накачки поверхности, образуется изображение участков поверхности лазерного стержня, освечиваемых интенсивностью, превышающей уровень 0,9 ее максимальной величины, причем угол α между нормалью 13, проходящей через середину каждой из этих дуг, и направлением от оси 14 лампы накачки к оси лазерного стержня 6 составляет ≈ 58^о. Так как излучение накачки с соответствующей интенсивностью распределено на боковой поверхности лазерного стержня в виде двух продольных полос, то и изображение их на коаксиальной лампе накачки поверхности также распределено в виде двух продольных полос с площадью 0,1-0,2 площади коаксиальной поверхности каждая.

В использованной конструкции осветителя имеются две поверхности, коаксиальные лампе накачки, на которых возможно разместить отражающий слой: поверхность собственно лампы 5 накачки (фиг. 1) и поверхность 7 канала охлаждения лампы накачки. В связи с этим реализованы две модификации предлагаемой конструкции излучателя.

Две продольные части 15 (фиг. 4а) боковой поверхности лампы 5 накачки имеют отражающий излучение накачки слой с коэффициентом отражения 0,5-1, выполнены в виде полос вдоль ее образующей с удельной площадью 0,1-0,2 каждая так, что угол β (фиг. 4б) между нормалями 16 к ее боковой поверхности, проходящими через середину дуг 17, образованных на периметре поперечного сечения лампы накачки полосами 15 (фиг. 4а), равен углу 2 α (фиг. 3) и составляет 124±8^о. Лампа 5 накачки (фиг. 5) установлена в отражатель осветителя 3 так, что угол между нормалью 16 к ее боковой поверхности, проходящей через середину дуги 17, и направлением 18 от оси лампы накачки к оси лазерного стержня 6 равен углу α (фиг. 3) и составляет 62± 4^о.

Две продольные части 19 (фиг. 6) поверхности 7 канала охлаждения лампы накачки отражателя осветителя 3 имеют отражающий излучение накачки слой с коэффициентом отражения 0,5-1 и выполнены в виде полос вдоль ее образующей с удельной площадью 0,1-0,2 каждая так, что угол φ (фиг. 7) между нормалью 20, проходящей через середину дуги 21, образованной на периметре поперечного сечения поверхности 7 полосой 19 (фиг. 6), и направлением 18 (фиг. 7) от оси лампы 5 накачки к оси лазерного стержня 6 равен углу α (фиг. 3) и составляет 62± 4^о.

П р и м е р 1. Излучатель твердотельного непрерывного лазера содержит зеркала 1, 2 (фиг. 1) резонатора, отражатель осветителя 3, представляющий собой кварцевый цилиндр моноблочной конструкции эллиптического сечения с покрытием 4, зеркально отражающим излучение лампы накачки, прямую трубчатую лампу 5 накачки типа ДНП 5/38 А лазерный стержень 6 из алюмо-иттриевого граната, активированного ионами неодима (АИГ:Nd³⁺) типа ГП4х65 (ГС 4х65). Для размещения и охлаждения лампы накачки и лазерного стержня отражатель осветителя имеет каналы кругового сечения, поверхности 7 и 8 которых полированы. Глухое зеркало 2 резонатора сферическое с радиусом кривизны 0,8 м и коэффициентом отражения 0,99 на длине волны генерирования λ=1,064 мкм. Выходное зеркало 1 резонатора плоское с коэффициентом отражения 0,95 на длине волны генерирования. Расстояние между зеркалами составляет 140±5 мм.

Для охлаждения лазерного стержня, лампы накачки и отражателя и для фильтрации ультрафиолетового излучения лампы накачки применяется 1%-ный раствор хромовокислого калия в дистиллированной воде. Источником питания лампы накачки служит источник тока типа МИТ-47. Измерение мощности излучения проводится с помощью измерителя средней мощности и энергии лазерного излучения ИМО-2Н. Пространственно-энергетические характеристики излучения определяются в дальней зоне (в фокальной плоскости линзы, расположенной вблизи выходного зеркала излучателя) путем измерения интенсивности излучения, прошедшего через диафрагму при сканировании ее в поперечном сечении лазерного пучка.

Измеряются мощность излучения Р (Вт), сила излучения на оси диаграммы направленности I₀(Вт˙стер^-1) и угловая сила излучения I^' (Вт˙стер^-1) при мощности накачки 1200 Вт. Азимутальное распределение угловой силы излучения определяется под углами 10^' и 19^' к оси диаграммы направленности. При данных углах к осевому направлению средние по азимуту значения угловой силы излучения соответствуют примерно уровням 0,8 и 0,4 осевой силы излучения соответственно. Относительная ошибка измерений мощности излучения не превышает 5% угловой и осевой силы излучения 10%
Распределение интенсивности оптического излучения накачки на боковой поверхности лазерного стержня определяется фотометрическим методом. На фиг. 2 приведена диаграмма (а) распределения интенсивности первичных световых потоков излучения накачки на боковой поверхности лазерного стержня (по периметру его поперечного сечения) для излучателя, выбранного в качестве прототипа.

Две продольные части 15 (фиг. 4а) боковой поверхности лампы 5 накачки имеют серебряное покрытие в виде полос, направленных вдоль образующей. Угол β (фиг. 4б) равен углу 2 α (фиг. 3) и составляет 124±8^о. Площадь каждой из этих полос составляет δ=0,16 площади боковой поверхности. Серебряное покрытие нанесено путем термического напыления в вакууме. Время напыления 3-14 с. Коэффициенты отражения R и пропускания Т определяются на спектрофотометре (по образцу-свидетелю) и составляют 0,82 и 0,12 соответственно. Коэффициент поглощения при этом А=1-(Р+Т)=0,06.

Лампа 5 накачки (фиг. 5) устанавливается в отражатель осветителя 3 так, что угол γсоставляет 62±4^о. При этом каждая из отражающих полос 15 (фиг. 4а) расположена на пути потоков излучения накачки, интенсивность ΔI которых составляет не менее 0,8 ее максимального значения по периметру поперечного сечения лазерного стержня. Распределение интенсивности оптического излучения накачки по периметру боковой поверхности лазерного стержня в данной конструкции излучателя показано на фиг. 2б. Видно существенное изменение (сглаживание) распределения световых потоков относительно исходного (по прототипу) распределения.

После предварительной юстировки элементов излучателя, подачи охлаждения, включения лампы накачки и динамической юстировки элементов излучателя по максимальной мощности излучения определяются мощность излучения Р, угловая I^' и осевая I_о силы излучения. Однородность распределения поля излучения лазера характеризуется коэффициентом сжатия θ азимутального распределения угловой силы излучения: под углом 10^' к оси диаграммы направленности θ¹⁰= I_y ¹⁰/I_x ¹⁰, под углом 19^' к оси диаграммы направленности θ¹⁹=I_y ¹⁹/I_x ¹⁹, где I_y ^kиI_x ^k минимальные и максимальные значения угловой силы излучения соответственно. Для данной конструкции излучателя мощность излучения Р=1, а коэффициенты сжатия θ¹⁰=0,88 и θ¹⁹=0,96 (таблица).

На фиг. 8 показана диаграмма азимутального распределения угловой силы излучения. Для данного примера θ¹⁰=0,88 (22, фиг. 8). Длина радиуса-вектора 23 на диаграмме соответствует относительной угловой силе лазерного излучения.

П р и м е р 2. Аналогичен примеру 1, за исключением местоположения отражающего слоя. Две продольные части 19 (фиг. 6) поверхности 7 канала охлаждения лампы накачки отражателя осветителя 3 имеют серебряное покрытие в виде полос, направленных вдоль образующей. Коэффициенты отражения R и пропускания Т определяются по образцу-свидетелю и составляют 0,76 и 0,18 соответственно. Коэффициент поглощения при этом А=0,06. Площадь каждой из этих полос составляет δ0,15 площади поверхности 7. Угол φ (фиг. 7) между нормалью 20, проходящей через середину дуги 21, образованной на поперечном сечении поверхности 7 полосой 19 (фиг. 6), и направлением 18 (фиг. 7) от оси лампы 5 накачки к оси лазерного стержня 6 равен углу α (фиг. 3) и составляет 62±4^о. При этом каждая из отражающих полос 19 (фиг. 6) расположена на пути потоков излучения накачки, интенсивность ΔI которых превышает 0,8 ее максимального значения по периметру поперечного сечения лазерного стержня. В этом случае коэффициенты сжатия азимутального распределения угловой силы излучения θ¹⁰=0,90 и θ¹⁹= 0,97, а относительная мощность лазерного излучения Р=0,98 (таблица).

В примерах 1 и 2 получены практически одинаковые характеристики лазерного излучения при практически одинаковых характеристиках отражающего слоя, расположенного на различных, но коаксиальных лампе накачки поверхностях.

Примеры 3-8 аналогичны примеру 1, за исключением коэффициента отражения отражающих полос и диапазонов относительной интенсивности ΔI потоков излучения накачки по периметру поперечного сечения лазерного стержня, на пути которых расположены отражающие полосы с соответствующей этим диапазонам удельной площадью δ. Результаты приведены в таблице.

Для сравнения изобретения проведены измерения мощности и распределения поля излучения лазера с излучателем, изготовленным в соответствии с прототипом [5] содержащим отражатель осветителя эллиптического сечения с размерами большой и малой осей 30,5 и 28 мм соответственно и лазерный стержень типа ГС 4х65 с оптически однородной шлифованной (матированной) боковой поверхностью. Результаты измерений приведены в таблице.

Из таблицы видно, что азимутальная однородность распределения поля лазерного излучения в угле ≈10^' (коэффициент сжатия θ¹⁰) повышается на 52-100% по отношению к прототипу, а в угле ≈19^' (коэффициент сжатия θ¹⁹) повышается на 64-92% с незначительным изменением мощности в случаях, когда продольные участки коаксиальной лампе накачки поверхности с отражающим слоем расположены на пути потоков излучения накачки, интенсивность ΔI которых на поверхности лазерного стержня составляет не менее 0,7-0,9 ее максимального значения по периметру его поперечного сечения, что соответствует удельной площади коаксиальной лампе накачки поверхности δ=0,1-0,2, а коэффициент отражения R этих участков не менее 0,5 (примеры 1, 2, 3, 4, 7).

Выход за пределы диапазона относительной интенсивности ΔI существенно (более чем на 10%) снижает мощность излучения (пример 8) и не обеспечивает достижение задачи (пример 6). Выход за пределы коэффициента отражения отражающего слоя существенно снижает как положительный эффект, так и мощность излучения (пример 5). Последнее связано с существенным ростом коэффициента поглощения отражающего слоя из серебра при уменьшении его коэффициента отражения. В примере 5 при R=0,43 коэффициент поглощения А=0,16.

Claims

1. ИЗЛУЧАТЕЛЬ ТВЕРДОТЕЛЬНОГО ЛАЗЕРА, включающий зеркала резонатора и осветитель, содержащий цилиндрический отражатель эллиптического сечения с покрытием, зеркально отражающим излучение лампы накачки, внутри которого параллельно друг другу установлены прямая лампа накачки и лазерный отражатель, отличающийся тем, что коаксиально лампе накачки на пути потоков излучения накачки, интенсивность которых по периметру поперечного сечения лазерного стержня составляет 0,7 0,9 ее максимального значения, размещен слой с коэффициентом отражения 0,5 1,0, отражающий излучение накачки.

2. Излучатель по п.1, отличающийся тем, что коаксиальный лампе накачки отражающий слой выполнен в виде двух полос вдоль ее образующей с удельной площадью 0,1 0,2 и коэффициентом отражения 0,5 1,0 каждая и расположенных симметрично относительно плоскости зеркальной симметрии осветителя, причем середина каждой из них по периметру поперечного сечения коаксиального слоя расположена под углом (62 ± 4)^o к направлению от оси лампы накачки к оси лазерного стержня.

3. Излучатель по пп. 1 2, отличающийся тем, что отражающий излучение лампы накачки слой размещен на боковой поверхности лампы накачки.

4. Излучатель по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что отражающий излучение накачки слой размещен на поверхности канала охлаждения лампы накачки отражателя осветителя.