Холдинг «Швабе» Госкорпорации Ростех разработал и запатентовал импульсный твердотельный лазер с диодной накачкой. Благодаря оригинальной конструкции в новинке на 30% повышена эффективность накачки и на 90% увеличена энергия выходного излучения лазера. Новое устройство разработано специалистами Научно-исследовательского института «Полюс» (НИИ «Полюс») холдинга «Швабе» и относится к лазерной технике. Оно состоит из стержня – активного элемента, двух мощных диодных матриц, выполняющих роль источников накачки, а также модулятора добротности, отвечающего за работу лазера в импульсном режиме. «В новом устройстве у лазерного стержня скошены торцы. Через них излучение из мощных диодных матриц беспрепятственно проникает в активный элемент. Это позволило нам на 30% повысить эффективность накачки лазера. Мы также применили в изделии модулятор добротности, что позволило получить на выходе лазера импульсы наносекундной длительности», – рассказал генеральный директор НИИ «Полюс» Евгений Кузнецов.
В ходе испытаний макетный образец нового лазера продемонстрировал энергию до 30 мДж. В серийное производство устройство будет запущено на предприятии «Швабе» в марте 2018 года.
Импульсные твердотельные лазеры с диодной накачкой имеют широкую область применения. Они могут внедряться в системы лазерной локации, дальнометрии и целеуказания. Помимо этого, устройство может использоваться при резке, сверлении, сварке или нанесении гравировки.
Справка:
DPSS лазеры — твердотельные лазеры с диодной накачкой (DPSS) видимого спектрального диапазона. Лазеры DPSS (синие и зеленые лазеры) предназначены для применения в аппаратуре дискотек и лазерного шоу, медицинской технике, системах контроля и автоматики, юстировочных и разметочных устройствах и для научных исследований. Данные лазеры обладают коллимированным пучком излучения малой расходимости, высокой стабильностью мощности излучения. Ресурс работы DPSS лазеров — более 10 тыс. часов.
Первые лазерные диоды были разработаны еще в 1962 году. Современные лазерные диоды, используемые для накачки, имеют спектральную ширину излучения ~ 1нм, мощность ~ 1 – 10 Вт и ресурс работы ~ 104 ч.
При использовании лазерного диода для накачки активного элемента твердотельного лазера могут быть реализованы два способа: торцевая и боковая накачка. В первом случае излучение диода с помощью системы линз фокусируется с торца лазерного стержня, а во втором – со стороны его боковой поверхности.
Чтобы обеспечить оптимальное перекрытие спектров излучения накачки и поглощения в лазерном кристалле, температурный сдвиг длины волны должен быть минимизирован. При коэффициенте сдвига 0,3 нм/°С изменение температуры должно находиться в пределах ±1 °С. Такую температурную стабилизацию обычно реализуют с помощью холодильника Пельтье.
Монохроматическим излучением диода можно селективно возбуждать верхний уровень лазерного кристалла. Эффективность накачки свыше 80% и тепловая нагрузка сокращаются до минимума, излучение диодного лазера можно фокусировать.
Диодная накачка позволяет получить высокую эффективность генерации, качество излучения при относительной простоте реализации и компактности. Преимущество лазеров с диодной накачкой связано с тем, что излучение лазерных диодов спектрально согласуется с полосами поглощения активаторных ионов в генерирующем кристалле.
Из-за относительно высокой дифракционной расходимости излучения полупроводниковых лазеров основные ее преимущества могут быть эффективно реализованы в лазерах с малой (порядка одного миллиметра) длиной активного элемента. Повышение эффективности твердотельных лазеров с диодной накачки может быть достигнуто за счет оптимизации резонатора, согласующей оптики и источника накачки.
Понравилась статья? Тогда поддержите нас, поделитесь с друзьями и заглядывайте по рекламным ссылкам!
