Лазер на солнечной накачке

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛ ИСТИЧЕ СКИХ 04 А ПУБЛ 01 Я 3/09. МУфЯ Ц ТЕН К(21) 4847394/ (22) 06.07.90 (46) 07.02.93, (71) И нститут (72) В.Н, Щег (56) 1. атее.Х 1981, ч. 39, р2. Лазар ральное пре ца, с помощ способ накач техника, 1986 Бюл. Ъ 5высоких темпералов, А,Г. Абрамов. ччеачег И/Я. Ар137.ев В.В., Панченкобразование излью нагреваемогогазовых лазе ССРпел еи ур АН О.С. П 1,Рйу В.Я. Спектчения Солним тела как ов, - Гелиоки(57) Испольименно нака ем, Сущнос концентр ювету, запол , оптически рцам кюве ого конения в иленныйра межд та и зернои техсолнечной ров солнечтносится к и в области олны, соотльного расизлучения. й накачке, нечного изтся к ла зованию чки лазе етение о у накачк длина в спектра лнечногоолнечно торасол лучения и кюветь снабженной апти мещенной в фока ратора, Недостатв применении к р зеров является н образовании эне в энергию излуче всего с тем, что полосы накачки р ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) МУ СВИДЕТЕЛЬСТ А СОЛНЕЧНОЙ НАКАЧКЕ ование: лазерная техника, а ка лазеров солнечным излучеть изобретения: лазер включаатор солнечного излучения, ненную рабочей средой лазей резонатор, размещенный по ты и переизлучатель поглоцентрированного солнечного злучение накачки лазера, усв фокальной области конценту концентратором и окном Изобретение относи нике, конкретно к исполь энергии для прямой нака ным излучением, Изобр лазерам, имеющим полос длин волн больших, чем ветствующая максимуму пределения мощности соИзвестен лазер на с состоящий из концентра кюветы для ввода излучения накачки в рабочую среду лазера, Переизлучатель со стороны концентратора снабжен селективным покрытием с близким к нулю коэффициентом отражения в области длин волн солнечного излучения и близким к единице коэффициентом отражения в области длин волн собственного излучения переизлучателя, а со стороны кюветы - селективным покрытием, прозрачным в полосе накачки лазерной среды и имеющим близкий к единице коэффициент отражения в области длин волн, меньших коротковолновой границы полосы накачки, и близкий к нулю коэффициент отражения в области длин волн, больших этой границы, а окно кюветы для ввода излучения накачки в лазерную среду снабжено селективным покрытием, прозрачным в полосе накачки лазера и имеющим близкий к единице коэффициент отражения в области длин волн, больших длинноволновой границы полосы накачки, и близкий к нулю коэффициент отражения в области длин волн, меньших этой границы, 4 лс рабочей средой лазера, ческим резонатором и разльной плоскости концентком известного устройства ассматриваемому типу лаизкая эффективность прергии солнечного излучения ния лазера в связи прежде на спектральную область абочей среды лазера приволны накачки 4,27 мкм оптимальным является диапазон рабочих температур переизлучателя 4 - 900 - 1200 К. При этом больше кюветы 2 для ввода излучения накачки в рабочую среду лазера. Переизлучатель 4 выполнен в виде пластины из жаропрочного материала, например графита и снабжен со стороны концентратора селективным покрытием б с близким к нулю коэффициентом отражения в области длин волн солнечного излучения и близким к единице коэффициентом отражения длин волн собственного излучения переизлучателя (см. фиг, 2), (такое покрытие может быть изготовлено на основе оптических покрытий 302+ Р 1+ 502 или А 120 з + Мо + А 20 з на молибденовой . подложке), а со стороны кюветы 2 - селективным покрытием 7 (см. фиг. 3), прозрачным в полосе накачки лазерной среды и имеющим близкий к единице коэффициент отражения в области длин волн, меньших коротковолновой границы полосы накачки, и близкий к нулю коэффициент отражения в области длин волн, больших этой границы.Такое покрытие может изготавливаться например, на.основе золотого нэпыленного слоя с нанесенной поверх него пленкой 80, Окно 5 кюветы 2 выполнено прозрачным в полосе накачки рабочей среды, например, для СО 2-лазера - из флюрита бария (ВаГ 2) и с наружной стороны снабжено селективным покрытием 8 (фиг, 4), прозрачным в полосе накачки лазера и имеющим близкий к единице коэффициент отражения в области длин волн, больших длинноволновой границы полосы накачки, и близкий к нулю коэффициент отражения в области длин волн, меньших этой границы,Такое покрытие может быть изготовлено на основе известных технологий многослойных просветляющих оптических покрытий.Устройство работает следующим образом,Солнечное излучение, поступающее на отражающую поверхность концентратора 1, концентрируется на поглощающей поверхности переизлучателя 4, Поглощающая поверхность, представляющая собой селективное покрытие 6, обеспечивает эффективное поглощение концентрированного солнечного излучения в спектральном диапазоне, соответствующем спектру солнечного излучения, и одновременно эффективное отражение в спектральном диапазоне собственного теплового излучения переиэлучэтеля 4, находящегося при температуре, обеспечивающей близкую к максимальной спектральную плотность мощности собственного теплового излучения, приходящейся на полосу накачки лазерной среды. Например, при использовании С 02-лазера с характерной длиной 90 О энергии собственного излучения переизлучателя 4 приходится на диапазон длин волн Л 1,5-1,8 мкм. В тоже время основная часть (более 90 О) энергии солнечного излучения приходится на диапазон длин волн2,0 мкм. Таким образом, характерная граница Л 1 (см, рис. 2) для селективного покрытия б поглощающей поверхности переизлучателя 4 может в данном случае нахо 10 диться в диапазоне длин волн 1,5Л 12,0мкм,15 Собственное тепловое излучение пере- излучателя испускается преимущественно селективной поверхностью 7 переизлучателя 4, обращенной к лазерной кювете 5. При этом для уменьшения потерьэтой энергии рассматриваемое селективное покрытие должно обладать высокой отражающей способностью в диапазоне длин волн, меньших коротковолновой границы полосы накачки 20 25 лазерной среды. Для С 02-лазера эта граница соответствует примерно 4,2 мкм, Таким образом, характерная граница резкого изменения оптических свойств селективного покрытия 7 должна находиться в области Л 14,2 мкм, максимально тесно примыкая к 30 лекаясь в процесс накачки. Лазерная среда при такой организации процесса накачки испытывает меньшее теп ней. В полосе накачки лазерной среды (4,1 Л 1 4,2 мкм) селективное покрытие должно обладать высокой (близкой к 1,0) спектральной излучательной способно стью,Испускаемое переизлучателем 4 излучение поступает в лазерную среду через прозрачное в диапазоне накачки окно 5 кюветы 2, Для повышения эффективности пре образования энергии окно 5 кюветы 2 можетбыть. также снабжено селективным покрытием 8; характеризующимся высокой отражательной способностью в области длин волн, больших длинноволновой границы по лосы накачки лазерной среды, Для С 02-лазера эта граница Лз должна быть больше 4,4 мкм, максимально приближаясь к этому значению. При этом собственное тепловое излучение переизлучателя 4 в области длин 50 волн Л 2Л Лз эффективно проникаетчерез окно 5 кюветы 2 в лазерную среду и обеспечивает оптическую накачку лазера, тепловое излучение с ЛЛз эффективно отражается окном 5 кюветы 2 и преиму щественно возвращается и поглощаетсяповерхностью переизлучателя 4, вновь вов1793504 7ловое воздействие со стороны переизлучателя 4; меньше нагревается, что улучшает ее параметры генерации (снижение скорости паразитной релаксации), Одновременно уменьшается тепловой поток, отводимый от лазерной кюветы 2 системой ее охлаждения.Формирование и вывод излучения генерации лазера обеспечивается в поперечной 5 геометрии оптическим резонатором 3.Ф ор мул а изобретения:Лазер на солнечной накачке,включающий в себя концентратор солнечного излучения, кювету, заполненную рабочей средой, оптический резонатор. размещенный по торцам кюветы, и переизлучатель поглощенного концентрированного солнечного излучения в излучение накачки лазера, установленный в фокальной области концентратора между концейтратором и окном кюветы для ввода излучения накачки в рабочую средулазера, отлич а ющий ся тем; что, с целью повышения эффективности преобразования энергии солнечного излучения в энергию излучения лазера, переизлучатель со стороны концентратора снабжей селективным покрытием с близкйм к нулю коэффициентом отражения в области длин волн солнечного излучения и близким к единице коэффициентом отражения в области длин волн собственного излучения перейзлучателя, а со стороны кюветы - селективным покрытием, прозрачным в полосе накачки лазерной среды и имеющим близкий к единице коэффициент отражения в области длин волн, меньших коротковолновой границы полосы накачки, и близкий к нулю коэффициент отражения в области длин волн, больших этой границы, а окно кюветы для ввода излучения накачки в лазерную среду. снабжено селективным покрытием, прозрачным в полосе накачки лазера и имеющим близкий к единице коэффициентотражения в области длин волн, больших длинноволновой границы полосы накачки, и близкий к нулю коэффициент отражения в области длин волн, меньших этой границы.Заказ 508 Тираж ВНИИПИ Государственного комитета 113035, Москва, ЖПодписноеизобретениям и открытиям при ГКНТ ССС