RU2461932C2 - Semiconductor disc laser - Google Patents
Semiconductor disc laser Download PDFInfo
- Publication number
- RU2461932C2 RU2461932C2 RU2010151134/28A RU2010151134A RU2461932C2 RU 2461932 C2 RU2461932 C2 RU 2461932C2 RU 2010151134/28 A RU2010151134/28 A RU 2010151134/28A RU 2010151134 A RU2010151134 A RU 2010151134A RU 2461932 C2 RU2461932 C2 RU 2461932C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- active plate
- laser
- radiation
- active
- optical axis
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
- Lasers (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к квантовой электронике и электронной технике и может быть использовано в приборах с мощным коллимированным световым лучом, в частности в телепроекторах, лазерных локаторах, медицине, фотолитографии.The invention relates to quantum electronics and electronic equipment and can be used in devices with a powerful collimated light beam, in particular in television projectors, laser locators, medicine, photolithography.
Известен полупроводниковый дисковый лазер, содержащий электронную пушку, формирующую электронный пучок, полупроводниковую пластину с высокоотражающим зеркальным покрытием и внешнее полупрозрачное зеркало обратной связи (О.В.Богданкевич, С.А.Дарзнек, П.Г.Елисеев. Полупроводниковые лазеры. М.: Наука, 1976, с.256).Known semiconductor disk laser containing an electron gun forming an electron beam, a semiconductor wafer with a highly reflective mirror coating and an external translucent feedback mirror (O.V. Bogdankevich, S. A. Darznek, P. G. Eliseev. Semiconductor lasers. M: Science, 1976, p. 256).
В данном устройстве электронный пучок проникает в полупроводниковую пластину, выполненную из монокристалла, через высокоотражающее покрытие и возбуждает монокристаллическую пластину, в ней возникает люминесценция и оптическое усиление. Высокоотражающее зеркальное покрытие и внешнее зеркало обратной связи формируют оптический резонатор. Генерируемое лазерное излучение выходит из резонатора через внешнее полупрозрачное зеркало. Глубина возбуждения пластины значительно меньше, чем диаметр электронного пучка. Поэтому активная область представляет собой диск. Длина волны излучения зависит от выбора материала полупроводниковой пластины и может соответствовать ближнему инфракрасному, видимому и ближнему ультрафиолетовому диапазонам.In this device, an electron beam penetrates into a semiconductor wafer made of a single crystal through a highly reflective coating and excites a single crystal wafer, luminescence and optical amplification occur in it. A highly reflective mirror coating and an external feedback mirror form an optical resonator. The generated laser radiation leaves the resonator through an external translucent mirror. The depth of excitation of the plate is much smaller than the diameter of the electron beam. Therefore, the active region is a disk. The radiation wavelength depends on the choice of material of the semiconductor wafer and can correspond to the near infrared, visible and near ultraviolet ranges.
Недостатком данного устройства является то, что порог генерации лазерного излучения слишком высок при комнатной температуре и лазер работает только в импульсном режиме.The disadvantage of this device is that the threshold for generating laser radiation is too high at room temperature and the laser operates only in a pulsed mode.
Известна лазерная электронно-лучевая трубка, содержащая в вакуумируемой колбе с выходным оптическим окном источник электронного пучка, средства для его управления и активную мишень, выполненную в виде монокристаллической пластины, с двумя зеркальными покрытиями: высокоотражающим со стороны падения электронного пучка и полупрозрачным со стороны крепления пластины на хладопроводящей подложке (В.И.Козловский, А.С.Насибов, Ю.М.Попов, П.В.Резников. Непрерывный лазер с электронной накачкой. Письма в ЖТФ. 1980, Т.7, N.8, с.463).A laser cathode ray tube is known that contains in an evacuated flask with an output optical window an electron beam source, means for controlling it and an active target made in the form of a single-crystal plate with two mirror coatings: highly reflective from the side of the incident electron beam and translucent from the side of the plate mount on a cold-conductive substrate (V.I. Kozlovsky, A.S. Nasibov, Yu.M. Popov, P.V. Reznikov. Continuous electron-pumped laser. Letters in ZhTF. 1980, V.7, N.8, p. 463).
Пластина выполнена из монокристаллов GaAs, InP или GaSb, имеющих высокий коэффициент теплопроводности. Длина резонатора равна толщине пластины и не превышала 100 мкм. Лазер может работать в непрерывном режиме при неподвижном электронном пучке.The plate is made of single crystals of GaAs, InP or GaSb having a high coefficient of thermal conductivity. The cavity length is equal to the plate thickness and does not exceed 100 μm. The laser can operate in continuous mode with a stationary electron beam.
Недостатком данного устройства является то, что непрерывный режим достигается только при криогенных температурах. Генерация достигается лишь на отдельных длинах волн в инфракрасном диапазоне, определяемых используемым материалом. Мощность ограничена несколькими десятками милливатт. Кроме того, расходимость лазерного луча недостаточно высокая и составляет несколько угловых градусов.The disadvantage of this device is that continuous operation is achieved only at cryogenic temperatures. Generation is achieved only at individual wavelengths in the infrared range, determined by the material used. Power is limited to a few tens of milliwatts. In addition, the divergence of the laser beam is not high enough and amounts to several angular degrees.
Известна лазерная электронно-лучевая трубка, содержащая в вакуумируемой колбе с выходным оптическим окном источник электронного пучка, средства для его управления и активную мишень, выполненную в виде гетероструктуры, с двумя зеркальными покрытиями: высокоотражающим со стороны падения электронного пучка и полупрозрачным со стороны крепления пластины на хладопроводящей подложке (Козловский В.И., Лаврушин Б.М. Лазерная электронно-лучевая трубка. Патент РФ №2056665).A laser cathode ray tube is known that contains in an evacuated flask with an output optical window an electron beam source, means for controlling it and an active target made in the form of a heterostructure with two mirror coatings: highly reflective from the side of the incidence of the electron beam and translucent from the side of the plate mounting on cold conductive substrate (Kozlovsky VI, Lavrushin BM Laser cathode ray tube. RF patent No. 2056665).
Использование гетероструктуры с напряженными квантовыми ямами позволяет существенно снизить порог генерации при комнатной температуре и расширить набор материалов, которые могут быть использованы, что, в конечном счете, позволяет реализовать эффективную генерацию в видимой и ультрафиолетовой областях спектра с мощностью в несколько ватт.The use of a heterostructure with strained quantum wells makes it possible to significantly lower the generation threshold at room temperature and to expand the range of materials that can be used, which ultimately allows efficient generation in the visible and ultraviolet regions of the spectrum with a power of several watts.
Однако в данном устройстве по-прежнему не удается улучшить направленность излучения. Угол расходимости излучения превышает 10 градусов, что определяется малой (4-5 мкм) длиной резонатора. Кроме того, при комнатной температуре лазер работает только в импульсном или сканирующем режиме.However, in this device, it is still not possible to improve radiation directivity. The angle of divergence of the radiation exceeds 10 degrees, which is determined by the small (4-5 μm) cavity length. In addition, at room temperature, the laser operates only in pulsed or scanning mode.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является полупроводниковый дисковый лазер, содержащий активную пластину с зеркальным покрытием, закрепленную на хладопроводящей подложке, внешнее зеркало обратной связи и лазер накачки, причем активная пластина находится между зеркальным покрытием и внешним зеркалом обратной связи, которые являются элементами оптического резонатора дискового лазера, а длина волны излучения лазера накачки короче длины волны излучения дискового лазера (Caprara Andrea, Chilla Juan L., Spinelli Luis A., High-power external-cavity optically-pumped semiconductor laser, US Patent 6,285,702 September 4, 2001; J. Chilla, St. Butterworth, A. Zeitschel, J. Charles, A. Carpara, M. Reed, L, Spinelli High power optically pumped semiconductor lasers, Proc / of SPIE, Vol.5332, P143-150 (2004).)Closest to the claimed technical solution is a semiconductor disk laser containing an active plate with a mirror coating mounted on a cold-conductive substrate, an external feedback mirror and a pump laser, the active plate being between the mirror coating and the external feedback mirror, which are elements of a disk optical resonator laser, and the pump laser radiation wavelength is shorter than the disk laser radiation wavelength (Caprara Andrea, Chilla Juan L., Spinelli Luis A., High-power external-cavity opticall y-pumped semiconductor laser, US Patent 6,285,702 September 4, 2001; J. Chilla, St. Butterworth, A. Zeitschel, J. Charles, A. Carpara, M. Reed, L, Spinelli High power optically pumped semiconductor lasers, Proc / of SPIE, Vol. 5332, P143-150 (2004).)
Внешнее зеркало обратной связи выполнено вогнутым. Через него излучение выводится из резонатора. В качестве лазера накачки используются лазерные диоды, излучение которых с помощью дополнительных оптических элементов направляется и фокусируется на поверхности активной пластины. Пластина выполнена из гетероструктуры с многими квантовыми ямами. Поглощение излучения накачки в основном осуществляется толстыми барьерными слоями, разделяющими квантовые ямы. Генерируемые при поглощении неравновесные носители за время жизни собираются в квантовых ямах, где происходит излучательная рекомбинация. Квантовые ямы помещены в пучности моды резонатора, что обеспечивает примерно в два раза больший коэффициент оптического усиления в направлении оптической оси резонатора, чем в поперечном направлении. Гетероструктуры выполнены из соединений А3В5, излучающих в инфракрасной области спектра. Расходимость излучения близка к дифракционному пределу. Лазер работает в непрерывном режиме. Мощность излучения достигает нескольких ватт. При размещении нелинейного кристалла внутри резонатора может быть достигнута генерация второй гармоники с длиной волны излучения в видимом диапазоне. В одном из вариантов выше описанного устройства была использована гетероструктура GaInP/AlGaInP, излучающая на длине волны 676 нм (Jennifer E.Hastie,_ Lynne G.Morton, Alan J.Kemp, Martin D.Dawson, Andrey B.Krysa, John S.Roberts. Tunable ultraviolet output from an intracavity frequency-doubled red vertical-external-cavity surface-emitting laser. Appl. Phys. Letters 2006, Vol.89, P.061114). В качестве лазера накачки был использован неодимовый лазер, работавший на второй гармонике с длиной волны излучения 532 нм. При использовании нелинейного кристалла внутри резонатора лазера на гетероструктуре GaInP/AlGaInP была достигнута генерация на длине волны 338 нм с мощностью до 0.12 Вт.The external feedback mirror is concave. Through it, the radiation is removed from the resonator. As the pump laser, laser diodes are used, the radiation of which is directed and focused on the surface of the active plate using additional optical elements. The plate is made of a heterostructure with many quantum wells. The absorption of pump radiation is mainly carried out by thick barrier layers separating quantum wells. Nonequilibrium carriers generated by absorption during their lifetime are collected in quantum wells, where radiative recombination occurs. The quantum wells are placed in the antinodes of the resonator mode, which provides approximately twice as much optical gain in the direction of the optical axis of the resonator as in the transverse direction. Heterostructures are made of compounds A3B5, emitting in the infrared region of the spectrum. The radiation divergence is close to the diffraction limit. The laser is in continuous mode. The radiation power reaches several watts. When a nonlinear crystal is placed inside the resonator, second harmonic generation with a radiation wavelength in the visible range can be achieved. In one embodiment of the device described above, a GaInP / AlGaInP heterostructure emitting at a wavelength of 676 nm was used (Jennifer E. Hastie, _ Lynne G. Morton, Alan J. Kemp, Martin D. Dawson, Andrey B. Krysa, John S. Roberts. Tunable ultraviolet output from an intracavity frequency-doubled red vertical-external-cavity surface-emitting laser. Appl. Phys. Letters 2006, Vol. 89, P.061114). A neodymium laser operating at the second harmonic with a radiation wavelength of 532 nm was used as a pump laser. When using a nonlinear crystal inside the cavity of a GaInP / AlGaInP heterostructure laser, lasing was achieved at a wavelength of 338 nm with a power of up to 0.12 W.
Недостатком устройства является то, что на основной частоте генерация достигается только в инфракрасной и красной областях спектра. Продвижение в зеленую и синюю области с использованием второй гармоники связано с потерей эффективности лазера в целом. Продвинуться в ультрафиолетовую область спектра короче 300 нм путем использования более высоких гармоник пока не удается. Еще одним недостатком является сильная зависимость мощности генерации от эффективности теплоотвода. Эффективность теплоотвода фактически определяет выходную мощность лазера.The disadvantage of this device is that at the main frequency, generation is achieved only in the infrared and red regions of the spectrum. Advancing into the green and blue regions using the second harmonic is associated with a loss in overall laser efficiency. It has not yet been possible to advance into the ultraviolet region of the spectrum shorter than 300 nm by using higher harmonics. Another disadvantage is the strong dependence of the generation power on the heat sink efficiency. The heat sink efficiency actually determines the output power of the laser.
Задачей, решаемой изобретением, является увеличение мощности полупроводникового дискового лазера за счет уменьшения нагрева активной гетероструктуры. Другой задачей является расширение спектрального диапазона полупроводниковых дисковых лазеров.The problem solved by the invention is to increase the power of a semiconductor disk laser by reducing the heating of the active heterostructure. Another objective is to expand the spectral range of semiconductor disk lasers.
Поставленная задача решается в полупроводниковом дисковом лазере, содержащем активную пластину с зеркальным покрытием на первой поверхности, закрепленную на хладопроводящей подложке; внешнее зеркало обратной связи и лазер накачки, который имеет устойчивый оптический резонатор, и длина волны его излучения короче длины волны излучения дискового лазера; причем активная пластина находится между зеркальным покрытием и внешним зеркалом обратной связи - элементами оптического резонатора дискового лазера и одновременно является одним из отражающих элементов устойчивого оптического резонатора лазера накачки, в котором при отражении генерируемого излучения от активной пластины часть излучения частично поглощается в активной пластине, тем самым возбуждая дисковый лазер.The problem is solved in a semiconductor disk laser containing an active plate with a mirror coating on the first surface, mounted on a cold-conducting substrate; an external feedback mirror and a pump laser, which has a stable optical resonator, and its radiation wavelength is shorter than the disk laser radiation wavelength; moreover, the active plate is located between the mirror coating and the external feedback mirror - the elements of the optical resonator of the disk laser and at the same time is one of the reflective elements of a stable optical resonator of the pump laser, in which, when the generated radiation is reflected from the active plate, part of the radiation is partially absorbed in the active plate, thereby exciting disk laser.
Сущность изобретения заключается в том, что использование активной пластины дискового лазера в качестве одного из элементов оптического резонатора лазера накачки существенно расширяет диапазоны изменения основных параметров дискового лазера. В частности, можно уменьшить нагрев активной пластины и увеличить мощность генерации путем использования излучения накачки с длиной волны лишь незначительно короче длины волны генерируемого излучения в дисковом лазере. Действительно, в известных технических решениях активная пластина выполнена из полупроводниковой гетероструктуры с квантовыми ямами, имеющими меньшую ширину запрещенной зоны, чем ширина запрещенной зоны барьерных слоев, разделяющих слои квантовых ям. Излучение накачки поглощается в толстых барьерных слоях. Для достижения низкого порога генерации при комнатной температуре ширина запрещенной зоны барьерных слоев должна превышать ширину запрещенной зоны квантовых ям примерно на 300 мэВ. Каждая пара неравновесных носителей, попадая в квантовые ямы, отдает большую часть из этих 300 мэВ в кристаллическую решетку, разогревая ее. Использование излучения накачки, которое поглощалось бы только в квантовых ямах невозможно в известных технических решениях из-за слишком слабого поглощения на толщине гетероструктуры. Требуется организовать множество проходов излучения накачки через активную пластину. Это и достигается в заявляемом техническом решении. В этом случае нагрев можно уменьшить в десять раз. Для этого энергия кванта излучения накачки должна быть лишь на 30 мэВ больше энергии кванта генерируемого в дисковом лазере излучения.The essence of the invention lies in the fact that the use of an active plate of a disk laser as one of the elements of the optical cavity of the pump laser significantly expands the ranges of variation of the main parameters of the disk laser. In particular, it is possible to reduce the heating of the active plate and increase the lasing power by using pump radiation with a wavelength only slightly shorter than the wavelength of the generated radiation in a disk laser. Indeed, in the known technical solutions, the active plate is made of a semiconductor heterostructure with quantum wells having a smaller band gap than the band gap of the barrier layers separating the layers of the quantum wells. Pump radiation is absorbed in thick barrier layers. To achieve a low lasing threshold at room temperature, the band gap of the barrier layers should exceed the band gap of quantum wells by about 300 meV. Each pair of nonequilibrium carriers, falling into quantum wells, gives most of these 300 meV to the crystal lattice, heating it. The use of pump radiation, which would be absorbed only in quantum wells, is impossible in the known technical solutions due to too weak absorption at the thickness of the heterostructure. It is required to organize many passages of pump radiation through the active plate. This is achieved in the claimed technical solution. In this case, the heating can be reduced by ten times. For this, the quantum energy of the pump radiation should be only 30 meV greater than the quantum energy of the radiation generated in the disk laser.
Данное изобретение позволяет также упростить оптическую схему некогерентного суммирования излучения многоэлементных лазеров накачки. Примером такого лазера может служить матрица лазерных диодов с внешним резонатором. Это может быть матрица лазерных диодов с боковым выводом излучения или матрица лазерных поверхностно-излучающих чипов с продольной инжекцией (так называемые лазеры с вертикальным резонатором в англоязычной литературе).This invention also allows to simplify the optical scheme of incoherent summation of radiation of multi-element pump lasers. An example of such a laser is an array of laser diodes with an external resonator. This can be a matrix of laser diodes with a lateral output of radiation or a matrix of laser surface-emitting chips with longitudinal injection (the so-called lasers with a vertical resonator in the English literature).
Другим примером многоэлементного лазера является лазерная электронно-лучевая трубка с внешним резонатором (В.И.Козловский, Б.М.Лаврушин, Я.К.Скасырский, М.Д.Тибери. Лазер с внешним резонатором, работающий на длине волны 625 нм при оптической накачке наноструктуры InGaP/AlGaInP с брэгговским зеркалом. Квантовая электроника, 2009, 39(8), с.731-734). В данном изобретении представлены различные варианты использования лазерной электронно-лучевой трубки в качестве лазера накачки полупроводникового дискового лазера. Использование лазерной электронно-лучевой трубки в качестве лазера накачки позволяют существенно расширить спектральный диапазон полупроводниковых дисковых лазеров. Действительно, к эффективным лазерам накачки в настоящее время можно отнести лазерные диоды, которые излучают в области 750-980 нм. Этими диодами можно накачать дисковые лазеры, работающие лишь в инфракрасной области спектра. Другим известным лазером накачки, эффективность которого достаточно велика, является неодимовый лазер с диодной накачкой, работающий на второй гармонике. Этим лазером можно накачать дисковый лазер, работающий в красной области спектра. Однако в настоящее время нет эффективных источников накачки для дисковых лазеров, работающих на основной частоте в сине-зеленой области спектра. В перспективе такими лазерами могут стать лазерные диоды на гетероструктурах на основе GaN и их твердых растворов. Тем не менее, лазеры с электронной накачкой более перспективны для получения любой длины волны генерации в видимой и ближней ультрафиолетовой области спектра. Кроме того они могут быть значительно дешевле при достижении мощностей ваттного уровня.Another example of a multi-element laser is a laser cathode ray tube with an external resonator (V. I. Kozlovsky, B. M. Lavrushin, Ya. K. Skasyrsky, M. D. Tiberi. Laser with an external resonator operating at a wavelength of 625 nm at optical pumping of an InGaP / AlGaInP nanostructure with a Bragg mirror. Quantum Electronics, 2009, 39 (8), pp. 731-734). The present invention provides various uses of a laser cathode ray tube as a pump laser of a semiconductor disk laser. The use of a laser cathode ray tube as a pump laser can significantly expand the spectral range of semiconductor disk lasers. Indeed, currently effective laser lasers include laser diodes that emit in the range of 750-980 nm. These diodes can pump disk lasers operating only in the infrared region of the spectrum. Another well-known pump laser, the efficiency of which is quite high, is a neodymium diode-pumped laser operating at the second harmonic. This laser can pump a disk laser operating in the red region of the spectrum. However, at present, there are no efficient pump sources for disk lasers operating at the fundamental frequency in the blue-green region of the spectrum. In the future, laser diodes based on GaN heterostructures and their solid solutions can become such lasers. Nevertheless, electron-pumped lasers are more promising for obtaining any generation wavelength in the visible and near ultraviolet spectral regions. In addition, they can be significantly cheaper when reaching the power level watt.
Возможны различные оптические схемы возбуждения активной пластины дискового лазера. В одной из схем лазер накачки и внешнее зеркало обратной связи дискового лазера находятся с одной стороны от активной пластины. Тогда активная пластина обращена к первой хладопроводящей подложке своей первой стороной с зеркальным покрытием, которое выполнено высокоотражающим на длине волны излучения дискового лазера и длине волны излучения лазера накачки, а на вторую поверхность активной пластины нанесено дополнительное покрытие, высокопропускающее на длине волны излучения дискового лазера и пропускающее, по меньшей мере, частично на длине волны излучения лазера накачки.Various optical excitation schemes for the active plate of a disk laser are possible. In one design, the pump laser and the external feedback mirror of the disk laser are located on one side of the active plate. Then the active plate faces the first cold-conducting substrate with its first side with a mirror coating, which is made highly reflective at the wavelength of radiation of the disk laser and the wavelength of the radiation of the pump laser, and an additional coating is deposited on the second surface of the active plate, which is highly transmittance at the wavelength of radiation of the disk laser and transmits at least partially at the wavelength of the pump laser.
В этом варианте первая хладопроводящая подложка может быть непрозрачной и выполненной из материала с высокой теплопроводностью. Желательно ее изготавливать из меди или сплавов меди с другими металлами, например с вольфрамом. Сплавы предпочтительны, если процесс закрепления пластины на первой хладопроводящей подложке происходит при повышенной температуре и для того, чтобы избежать повреждение пластины, необходимо согласовывать коэффициенты температурного расширения подложки и пластины. Закрепления пластины может осуществляться путем использования оптических клеев (например, ЕРОТЕК-301), в том числе и непрозрачных теплопроводящих с металлическим наполнением (ЕРОТЕК-Н20Е), или через металлические припои с относительно низкой температурой размягчения. Данные технологии хорошо известны в полупроводниковой промышленности.In this embodiment, the first cold conductive substrate may be opaque and made of a material with high thermal conductivity. It is desirable to make it from copper or copper alloys with other metals, for example with tungsten. Alloys are preferred if the process of fixing the plate to the first cold-conductive substrate occurs at elevated temperature and in order to avoid damage to the plate, it is necessary to coordinate the coefficients of thermal expansion of the substrate and the plate. The plate can be fixed by using optical adhesives (for example, EPOTEC-301), including opaque heat-conducting with metal filling (EPOTEC-H20E), or through metal solders with a relatively low softening temperature. These technologies are well known in the semiconductor industry.
Зеркальное покрытие на первой стороне активной пластины может быть выполнено из широко используемых в оптической промышленности окислов с малым и большим коэффициентами преломления. Это могут быть для видимой области такие известные пары как SiO2-TiO2, SiO2-ZrO2, Al2O3-Ta2O5 и другие. Для ультрафиолетовой области предпочтительной парой является пара SiO2-HfO2. Для получения высокого отражения одновременно на длинах волн генерации дискового лазера и лазера накачки желательно использовать комбинацию интерференционного диэлектрического покрытия и металлического слоя из Аl или Ag. Коэффициент отражения на длине волны генерации дискового лазера желательно делать выше 0.99. Если он будет ниже этого значения, то потери на этом зеркале будут заметны по сравнению с другими потерями в резонаторе, что приведет к увеличению порога генерации и к ухудшению других параметров дискового лазера. По этой же причине дополнительное покрытие на второй стороне активной пластины должно иметь пропускание на длине волны излучения дискового лазера выше 0.99. Оно может быть выполнено также из окислов известным способом.The mirror coating on the first side of the active plate can be made of oxides with low and high refractive indices widely used in the optical industry. For the visible region, such known pairs as SiO2-TiO2, SiO2-ZrO2, Al2O3-Ta2O5 and others can be. For the ultraviolet region, a pair of SiO2-HfO2 is a preferred pair. To obtain high reflection simultaneously at the wavelengths of the generation of the disk laser and the pump laser, it is desirable to use a combination of interference dielectric coating and a metal layer of Al or Ag. The reflection coefficient at the wavelength of the generation of the disk laser is preferably done above 0.99. If it is lower than this value, then the losses on this mirror will be noticeable in comparison with other losses in the cavity, which will lead to an increase in the generation threshold and to a deterioration of other parameters of the disk laser. For the same reason, the additional coating on the second side of the active plate must have a transmission at a wavelength of radiation of the disk laser above 0.99. It can also be made of oxides in a known manner.
Активная пластина дискового лазера может быть выполнена из монокристалла полупроводникового соединения А2В6 или А3В5 с шириной запрещенной зоны, требуемой для достижения заданной длины волны генерации. Однако порог генерации такого лазера при комнатной температуре слишком высок. Поэтому целесообразно активную пластину выполнять в виде многослойной квантово-размерной гетероструктуры, выполненной из соединений А2В6 или А3В5 с различной шириной запрещенной зоны. Квантово-размерная гетероструктура может представлять собой периодическую структуру с тонкими активными слоями квантовых ям, квантовых проволок или квантовых точек, разделенными толстыми барьерными слоями с более широкой запрещенной зоной. Гетероструктура и зеркальное покрытие изготавливаются таким образом, чтобы тонкие активные слои находились в пучностях моды оптического резонатора дискового лазера, находящейся в максимуме линии оптического усиления. Гетероструктура выращивается известными методами современной эпитаксии, она имеет толщину от 0.5 до 5 мкм, и может быть отделена от ростовой подложки и перенесена на первую хладопроводящую подложку. В одном из вариантов исполнения зеркальное покрытие является эпитаксиальным брэгговским зеркалом, выращенным в едином технологическом цикле с другими слоями гетероструктуры.The active plate of a disk laser can be made of a single crystal of a semiconductor compound A2B6 or A3B5 with a band gap required to achieve a given generation wavelength. However, the threshold for generating such a laser at room temperature is too high. Therefore, it is advisable to perform the active plate in the form of a multilayer quantum-dimensional heterostructure made of compounds A2B6 or A3B5 with different bandgaps. A quantum-dimensional heterostructure can be a periodic structure with thin active layers of quantum wells, quantum wires, or quantum dots separated by thick barrier layers with a wider band gap. The heterostructure and mirror coating are made in such a way that the thin active layers are in antinodes of the optical mode of the disk laser resonator located at the maximum of the optical gain line. The heterostructure is grown by known methods of modern epitaxy, it has a thickness of 0.5 to 5 μm, and can be separated from the growth substrate and transferred to the first cold-conducting substrate. In one embodiment, the mirror coating is an epitaxial Bragg mirror grown in a single technological cycle with other layers of the heterostructure.
Коэффициент отражения зеркального покрытия на первой стороне активной пластины на длине волны излучения лазера накачки может изменяться в более широких пределах. В варианте с активной пластиной в виде многослойной гетероструктуры с квантовыми ямами, когда излучение лазера накачки поглощается только в квантовых ямах, то есть, длина волны излучения лазера накачки лишь незначительно короче длины волны генерации дискового лазера, этот коэффициент отражения должен также быть выше 0.99, чтобы потери на этом зеркале были незначительны по сравнению с другими потерями в устойчивом оптическом резонаторе лазера накачки. В этом случае коэффициент пропускания дополнительного покрытия на длине волны излучения лазера накачки желательно делать достаточно высоким, не менее 0.9. Если этот коэффициент будет меньше 0.9, то эффективность накачки активного элемента будет недостаточно высокой.The reflection coefficient of the mirror coating on the first side of the active plate at the wavelength of the pump laser radiation can vary over wider limits. In the embodiment with an active plate in the form of a multilayer quantum well heterostructure, when the pump laser radiation is absorbed only in quantum wells, that is, the pump laser radiation wavelength is only slightly shorter than the disk laser generation wavelength, this reflection coefficient should also be higher than 0.99 so that the losses on this mirror were insignificant in comparison with other losses in the stable optical cavity of the pump laser. In this case, the transmittance of the additional coating at the wavelength of the pump laser radiation is desirable to make sufficiently high, not less than 0.9. If this coefficient is less than 0.9, then the pumping efficiency of the active element will not be high enough.
В варианте, в котором активная пластина в виде многослойной гетероструктуры с квантовыми ямами накачивается излучением, поглощающимся толстыми барьерными слоями, дополнительное покрытие на второй стороне активной пластины должно иметь малый коэффициент пропускания, в пределах 0.01-0.1 и соответственно высокий коэффициент отражения (потери в этом покрытии должны быть менее 0.01). Если этот коэффициент пропускания будет слишком мал, то эффективность накачки дискового лазера будет меньше необходимой для достижения порога генерации, а если он будет больше 0.1, то будет увеличиваться порог генерации в лазере накачки из-за слишком высоких потерь устойчивого резонатора на поглощение в активной пластине дискового лазера. Коэффициент отражения зеркального покрытия на первой стороне активной пластины в этом случае может варьироваться в широких пределах в зависимости от полной толщины гетероструктуры, но желательно его делать больше 0.9. Если этот коэффициент отражения будет меньше 0.9, то накачка активной пластины будет неоднородна, что в конечном итоге приведет к ухудшению характеристик дискового лазера.In the embodiment in which the active plate in the form of a multilayer heterostructure with quantum wells is pumped by radiation absorbed by thick barrier layers, the additional coating on the second side of the active plate should have a low transmittance, in the range of 0.01-0.1 and, accordingly, a high reflection coefficient (loss in this coating must be less than 0.01). If this transmittance is too low, the pump laser pump efficiency will be less than necessary to achieve the generation threshold, and if it is greater than 0.1, the generation threshold in the pump laser will increase due to too high losses of the stable absorption cavity in the active plate of the disk laser. In this case, the reflection coefficient of the mirror coating on the first side of the active plate can vary widely depending on the total thickness of the heterostructure, but it is desirable to make it greater than 0.9. If this reflection coefficient is less than 0.9, then the pumping of the active plate will be inhomogeneous, which will ultimately lead to a deterioration of the characteristics of the disk laser.
В другой оптической схеме лазер накачки и внешнее зеркало обратной связи дискового лазера находятся по разные стороны от активной пластины. Тогда активная пластина обращена к первой хладопроводящей подложке своей второй стороной, на которую нанесено дополнительное дихроическое зеркальное покрытие, высокопропускающее излучение дискового лазера и высокоотражающее излучение лазера накачки, а зеркальное покрытие на первой стороне активной области выполнено высокоотражающим на длине волны излучения дискового лазера и пропускающим, по меньшей мере, частично на длине волны излучения лазера накачки.In another optical design, the pump laser and the external feedback mirror of the disk laser are located on opposite sides of the active plate. Then the active plate faces the first cold-conducting substrate with its second side, which is coated with an additional dichroic mirror coating, highly transmitting disk laser radiation and highly reflective pump laser radiation, and the mirror coating on the first side of the active region is highly reflective at the disk laser radiation wavelength and transmitting at least partially at the pump laser radiation wavelength.
В этом варианте первая хладопроводящая подложка должна быть прозрачной и выполненной из материала с высокой теплопроводностью. Она может быть изготовлена из сапфира, окиси бериллия, нитрида алюминия, алмаза или другого прозрачного материала. Желательно выбирать материал с согласованным коэффициентом температурного расширения. Закрепление пластины может осуществляться путем использования прозрачных оптических клеев (например, ЕРОТЕК-301).In this embodiment, the first cold conductive substrate should be transparent and made of a material with high thermal conductivity. It can be made of sapphire, beryllium oxide, aluminum nitride, diamond or other transparent material. It is advisable to choose a material with a consistent coefficient of thermal expansion. The plate can be fixed by using transparent optical adhesives (for example, EPOTEC-301).
Зеркальное покрытие на первой стороне активной пластины может быть выполнено из окислов с малым и большим коэффициентами преломления SiO2-TiO2, SiO2-ZrO2, Аl2O3-Та2O5, SiO2-HfO2 и другие. Коэффициент отражения на длине волны генерации дискового лазера желательно делать выше 0.99. Если он будет ниже этого значения, то потери на этом зеркале будут заметны по сравнению с другими потерями в резонаторе, что приведет к увеличению порога генерации и к ухудшению других параметров дискового лазера. По этой же причине дополнительное покрытие на второй стороне активной пластины должно иметь пропускание на длине волны излучения дискового лазера выше 0.99. Оно может быть выполнено также из окислов известным способом.The mirror coating on the first side of the active plate can be made of oxides with small and large refractive indices SiO2-TiO2, SiO2-ZrO2, Al2O3-Ta2O5, SiO2-HfO2 and others. The reflection coefficient at the wavelength of the generation of the disk laser is preferably done above 0.99. If it is lower than this value, then the losses on this mirror will be noticeable in comparison with other losses in the cavity, which will lead to an increase in the generation threshold and to a deterioration of other parameters of the disk laser. For the same reason, the additional coating on the second side of the active plate must have a transmission at a wavelength of radiation of the disk laser above 0.99. It can also be made of oxides in a known manner.
Коэффициент пропускания зеркального покрытия на первой стороне активной пластины на длине волны излучения лазера накачки может изменяться в более широких пределах. В варианте с активной пластиной в виде многослойной гетероструктуры с квантовыми ямами, когда излучение лазера накачки поглощается только в квантовых ямах, этот коэффициент пропускания должен быть выше 0.9. Если этот коэффициент будет меньше 0.9, то эффективность накачки активного элемента будет недостаточно высокой. При этом коэффициент отражения дополнительного покрытия на длине волны лазера накачки должен быть выше 0.99, иначе растут потери в устойчивом оптическом резонаторе лазера накачки.The transmittance of the mirror coating on the first side of the active plate at the wavelength of the pump laser radiation can vary over wider limits. In the embodiment with an active plate in the form of a multilayer heterostructure with quantum wells, when the radiation of the pump laser is absorbed only in quantum wells, this transmittance should be higher than 0.9. If this coefficient is less than 0.9, then the pumping efficiency of the active element will not be high enough. In this case, the reflection coefficient of the additional coating at the wavelength of the pump laser should be higher than 0.99, otherwise the losses in the stable optical cavity of the pump laser will increase.
В варианте, в котором активная пластина в виде многослойной гетероструктуры с квантовыми ямами накачивается излучением, поглощающимся толстыми барьерными слоями, зеркальное покрытие на первой стороне активной пластины должно иметь малый коэффициент пропускания на длине волны излучения лазера накачки, в пределах 0.01-0.1 и соответственно высокий коэффициент отражения (потери в этом покрытии должны быть менее 0.01). Если этот коэффициент пропускания будет слишком мал, то эффективность накачки дискового лазера будет меньше необходимой для достижения порога генерации, а если он будет больше 0.1, то будет увеличиваться порог генерации в лазере накачки из-за слишком высоких потерь устойчивого резонатора на поглощение в активной пластине дискового лазера. Коэффициент отражения дополнительного покрытия на длине волны излучения лазера накачки в этом случае может варьироваться в широких пределах в зависимости от полной толщины гетероструктуры, но желательно его делать больше 0.9. Если этот коэффициент отражения будет меньше 0.9, то накачка активной пластины будет неоднородна, что в конечном итоге приведет к ухудшению характеристик дискового лазера.In the embodiment in which the active plate in the form of a multilayer heterostructure with quantum wells is pumped by radiation absorbed by thick barrier layers, the mirror coating on the first side of the active plate should have a low transmittance at the pump laser radiation wavelength, in the range of 0.01-0.1 and, accordingly, a high coefficient reflection (losses in this coating should be less than 0.01). If this transmittance is too low, the pump laser pump efficiency will be less than necessary to achieve the generation threshold, and if it is greater than 0.1, the generation threshold in the pump laser will increase due to too high losses of the stable absorption cavity in the active plate of the disk laser. In this case, the reflection coefficient of the additional coating at the pump laser radiation wavelength can vary widely depending on the total thickness of the heterostructure, but it is desirable to make it greater than 0.9. If this reflection coefficient is less than 0.9, then the pumping of the active plate will be inhomogeneous, which will ultimately lead to a deterioration of the characteristics of the disk laser.
В варианте исполнения, в котором лазер накачки содержит матрицу активных элементов, устойчивый оптический резонатор имеет оптическую ось, вдоль которой последовательно расположены первое зеркало обратной связи, матрица активных элементов, первая линза с просветляющими покрытиями, активная пластина дискового лазера, вторая линза с просветляющими покрытиями и второе общее зеркало обратной связи, причем точка пересечения оптической оси с первой поверхностью активной пластины, преломляющей оптическую ось, находится вблизи задней фокальной плоскости первой линзы и вблизи передней фокальной плоскости второй линзы.In an embodiment in which the pump laser contains an array of active elements, the stable optical resonator has an optical axis along which a first feedback mirror, an array of active elements, a first lens with antireflection coatings, an active plate of a disk laser, a second lens with antireflection coatings are arranged in series and the second common feedback mirror, and the point of intersection of the optical axis with the first surface of the active plate refracting the optical axis is located near the rear focal the first plane of the first lens and near the front focal plane of the second lens.
Коэффициент отражения первого и второго зеркал обратной связи должен быть выше 0.99, чтобы исключить дополнительные потери в устойчивом резонаторе. В выше описанном варианте эти зеркала могут быть плоскими. Выполнены они из известных материалов известными способами. Линзы имеют также известные просветляющие покрытия. Коэффициент пропускания этих покрытий на длине волны излучения лазера накачки должен быть выше 0.99. В противном случае возрастают потери устойчивого резонатора. Линзы могут иметь сферические поверхности, если размеры линзы велики по сравнению с поперечными размерами матрицы активных элементов. В этом случае сферическая аберрация линз достаточно низкая и они не вносят дополнительные потери в устойчивый резонатор. Если поперечные размеры матрицы активных элементов сравнимы с размерами линзы, то поверхности линзы необходимо делать в виде параболоида вращения, что уменьшает их сферическую аберрацию. Обе линзы в данном варианте исполнения образуют телескоп, то есть, задняя (если излучение распространяется со стороны матрицы активных элементов) фокальная плоскость первой линзы совпадает с передней фокальной плоскостью второй линзы. Линзы расположены симметрично относительно оптической оси оптического резонатора дискового лазера. В этом случае оптическая ось устойчивого оптического резонатора лазера накачки преломляется на поверхности активной пластины, и точка преломления находится на оптической оси оптического резонатора дискового лазера. Точность расположения активной пластины относительно линз находится в пределах нескольких микрон. Основное требование на точность размещения остальных элементов таково, чтобы оптический резонатор лазера накачки был устойчивым. (Поэтому он так и обозначен.) Понятие устойчивости оптического резонатора в оптике общеизвестно.The reflection coefficient of the first and second feedback mirrors should be above 0.99 in order to exclude additional losses in a stable resonator. In the above embodiment, these mirrors may be flat. They are made of known materials by known methods. Lenses also have known anti-reflective coatings. The transmittance of these coatings at a pump laser radiation wavelength should be higher than 0.99. Otherwise, the losses of the stable resonator increase. Lenses may have spherical surfaces if the dimensions of the lens are large compared to the transverse dimensions of the matrix of active elements. In this case, the spherical aberration of the lenses is quite low and they do not introduce additional losses into the stable resonator. If the transverse dimensions of the matrix of active elements are comparable with the sizes of the lens, then the surface of the lens must be made in the form of a paraboloid of rotation, which reduces their spherical aberration. Both lenses in this embodiment form a telescope, that is, the back (if the radiation propagates from the side of the matrix of active elements) the focal plane of the first lens coincides with the front focal plane of the second lens. The lenses are located symmetrically relative to the optical axis of the optical resonator of the disk laser. In this case, the optical axis of the stable optical resonator of the pump laser is refracted on the surface of the active plate, and the refraction point is located on the optical axis of the optical resonator of the disk laser. The accuracy of the location of the active plate relative to the lenses is within a few microns. The main requirement for the accuracy of the placement of the remaining elements is such that the optical cavity of the pump laser is stable. (Therefore, it is so designated.) The concept of stability of an optical resonator in optics is well known.
В качестве матрицы активных элементов могут быть использованы известные матрицы инжекционных лазеров с выходом излучения через сколотые поверхности. В этом случае сколотые поверхности просветляются, и каждый элемент работает как отдельный независимый лазер с внешним резонатором. Особенностью предлагаемой схемы является то, что формируемые пространственные моды излучения каждого отдельного независимого лазера пересекаются на поверхности активной пластины дискового лазера, возбуждая его. Матрицей активных элементов может быть матрица поверхностно-излучающих инжекционных микролазеров. Каждый микролазер работает с внешним резонатором.As a matrix of active elements, known matrixes of injection lasers with radiation output through cleaved surfaces can be used. In this case, the cleaved surfaces are clarified, and each element operates as a separate independent laser with an external resonator. A feature of the proposed scheme is that the generated spatial radiation modes of each individual independent laser intersect on the surface of the active plate of a disk laser, exciting it. The matrix of active elements may be a matrix of surface-emitting injection microlasers. Each microlaser operates with an external resonator.
В другом варианте исполнения лазер накачки вместо матрицы активных элементов и первого зеркала обратной связи содержит лазерную электронно-лучевую трубку с электронно-оптической осью, содержащую в вакуумированной колбе с выходным оптическим окном последовательно расположенные вдоль электронно-оптической оси источник электронов, систему электродов для формирования электронного пучка, вторую активную пластину с высокоотражающим зеркальным покрытием на первой ее поверхности, закрепленную на второй хладопроводящей подложке, а также системы фокусировки и отклонения электронного пучка, размещенные вне вакуумированной колбы.In another embodiment, the pump laser instead of the matrix of active elements and the first feedback mirror contains a laser cathode ray tube with an electron-optical axis, containing in an evacuated flask with an output optical window, an electron source, an electrode system for forming an electron beam, a second active plate with a highly reflective mirror coating on its first surface, mounted on a second cold-conducting substrate, and Istemi focusing and deflecting the electron beam is placed a vacuum flask.
Вместо второго зеркала обратной связи можно использовать вторую такую же лазерную электронно-лучевую трубку. Тогда оптическая схема будет симметрична относительно оптической оси оптического резонатора дискового лазера. Но в этом случае необходимо обеспечивают оптическое сопряжение области возбуждения второй активной пластины первой лазерной электронно-лучевой трубки с областью возбуждения второй активной пластины второй лазерной электронно-лучевой трубки. Это делается известными электротехническими методами управления положением электронного пучка на поверхности второй активной пластины в каждой лазерной электронно-лучевой трубке.Instead of the second feedback mirror, you can use the second of the same laser cathode ray tube. Then the optical scheme will be symmetrical about the optical axis of the optical resonator of the disk laser. But in this case, it is necessary to provide optical coupling of the excitation region of the second active plate of the first laser cathode ray tube with the excitation region of the second active plate of the second laser cathode ray tube. This is done by known electrotechnical methods for controlling the position of the electron beam on the surface of the second active plate in each laser cathode ray tube.
Для упрощения устройства первую и вторую лазерные электронно-лучевые трубки можно поместить в единую вакуумируемую колбу с единым выходным окном. При этом вторая активная пластина первой лазерной электронно-лучевой трубки и вторая активная пластина второй лазерной электронно-лучевой трубки будут единой второй активной пластиной, закрепленной на единой второй хладопроводящей подложке, а первая и вторая линзы будут совмещены в единой линзе с просветляющими покрытиями.To simplify the device, the first and second laser cathode ray tubes can be placed in a single evacuated flask with a single exit window. In this case, the second active plate of the first laser cathode ray tube and the second active plate of the second laser cathode ray tube will be a single second active plate fixed to a single second cold conducting substrate, and the first and second lenses will be combined in a single lens with antireflection coatings.
В другом варианте можно оставить только одну лазерную электронно-лучевую трубку, как в уже описанном выше варианте, то второе зеркало обратной связи поместить в вакуумируемую колбу рядом со второй активной пластиной на одну вторую хладопроводящую подложку и оставить одну линзу. Выполнить это можно следующим образом. Вторая активная пластина с высокоотражающим зеркальным покрытием на первой поверхности закрепляется на первой половине второй хладопроводящей подложки, у которой вторая половина имеет аналогичное высокоотражающее зеркальное покрытие. Устойчивый оптический резонатор имеет оптическую ось, вдоль которой последовательно размещены вторая хладопроводящая подложка со второй активной пластиной и высокоотражающим зеркальным покрытием на первой поверхности второй активной пластины и вне ее, линза с просветляющими покрытиями и активная пластина дискового лазера, первая поверхность которой находится вблизи задней фокальной плоскостью линзы. Область напыления высокоотражающего зеркального покрытия на первой поверхности второй активной пластины имеет зеркально симметричную область напыления высокоотражающего зеркального покрытия на второй половине хладопроводящей подложки относительно оптической оси устойчивого оптического резонатора. Система отклонения электронного пучка обеспечивает расположение области возбуждения второй активной пластины в пределах области с высокоотражающим зеркальным покрытием на первой ее поверхности.In another embodiment, you can leave only one laser cathode ray tube, as in the embodiment described above, then place the second feedback mirror in an evacuated flask next to the second active plate on one second cold-conducting substrate and leave one lens. You can do this as follows. The second active plate with a highly reflective mirror coating on the first surface is fixed on the first half of the second cold conductive substrate, in which the second half has a similar highly reflective mirror coating. A stable optical resonator has an optical axis along which a second cold-conducting substrate with a second active plate and a highly reflective mirror coating is sequentially placed on and off the first surface of the second active plate, an antireflection lens and an active disk laser plate, the first surface of which is located near the rear focal plane lenses. The spraying area of the highly reflective mirror coating on the first surface of the second active plate has a mirror symmetric spraying area of the highly reflecting mirror coating on the second half of the cold-conducting substrate relative to the optical axis of the stable optical resonator. The electron beam deflection system provides the location of the excitation region of the second active plate within the region with a highly reflective mirror coating on its first surface.
Во всех схемах с использованием лазерных электронно-лучевых трубок возможны несколько вариантов выполнения второй активной пластины с зеркальным покрытием и ее закрепления на второй хладопроводящей подложке, связанных с различным выводом излучения из вакуумируемой колбы. В одном из этих вариантов вторая хладопроводящая подложка выполнена прозрачной, вторая активная пластина закреплена на второй хладопроводящей подложке своей второй стороной, выходное оптической окно расположено между второй активной пластиной и первой линзой, причем возбуждение второй активной пластины осуществляется через высокоотражающее зеркальное покрытие, нанесенное на первую ее поверхность. Обе поверхности выходного окна просветляются.In all schemes using laser cathode ray tubes, several embodiments of the second active plate with a mirror coating and its fastening on the second cold-conducting substrate are possible, associated with different radiation output from the evacuated bulb. In one of these options, the second cold conducting substrate is transparent, the second active plate is fixed to the second cold conducting substrate by its second side, the output optical window is located between the second active plate and the first lens, and the second active plate is excited through a highly reflective mirror coating deposited on its first surface. Both surfaces of the exit window are brightened.
В этом случае первая хладопроводящая подложка может быть изготовлена из сапфира, окиси бериллия, нитрида алюминия, алмаза или другого прозрачного материала. Желательно выбирать материал с согласованным коэффициентом температурного расширения относительно второй активной пластины. Закрепление пластины может осуществляться путем использования прозрачных оптических клеев (например, ЕРОТЕК-301). Вторая поверхность второй хладопроводящей поверхности просветляется на длину волны излучения лазера накачки.In this case, the first cold conducting substrate may be made of sapphire, beryllium oxide, aluminum nitride, diamond or other transparent material. It is desirable to select a material with a consistent coefficient of thermal expansion relative to the second active plate. The plate can be fixed by using transparent optical adhesives (for example, EPOTEC-301). The second surface of the second cold conducting surface is cleared at the wavelength of the radiation of the pump laser.
Высокоотражающее зеркальное покрытие на первой стороне активной пластины может быть выполнено из окислов с малым и большим коэффициентами преломления SiO2-TiO2, SiO2-ZrO2, Al2O3-Ta2O5, SiO2-HfO2 и другие. Для повышения коэффициента отражения и снятия избыточного заряда с поверхности второй активной пластины, вносимого электронным пучком, поверх окислов желательно нанести слой Al, Ag или другого металла толщиной 0.02-1 мкм. Коэффициент отражения зеркала на длине излучения лазера накачки должен быть выше 0.99, чтобы потери на этом зекале были значительно меньше других потерь в устойчивом резонаторе дискового лазера. Состав зеркала и толщины слоев оптимизируется известными способами с целью уменьшения потерь энергии электронного пучка при проникновении во вторую активную пластину через высокоотражающее зеркало.The highly reflective mirror coating on the first side of the active plate can be made of oxides with low and high refractive indices SiO2-TiO2, SiO2-ZrO2, Al2O3-Ta2O5, SiO2-HfO2 and others. To increase the reflection coefficient and remove excess charge from the surface of the second active plate introduced by the electron beam, it is desirable to deposit an Al, Ag, or other metal layer 0.02-1 μm thick over the oxides. The reflection coefficient of the mirror along the pump laser radiation length should be higher than 0.99 so that the losses on this mirror are much smaller than other losses in the stable cavity of the disk laser. The composition of the mirror and the thickness of the layers is optimized by known methods in order to reduce the energy loss of the electron beam when it penetrates into the second active plate through a highly reflective mirror.
Обе поверхности выходного окна просветляются. Но в одном из вариантов вторая хладопроводящая подложка является одновременно выходным оптическим окном вакуумируемой колбы. Возможен также вариант, что вторая хладопроводящая подложка имеет плоскую и выпуклую поверхности и является одновременно выходным окном вакуумируемой колбы и первой линзой.Both surfaces of the exit window are brightened. But in one embodiment, the second cold conducting substrate is simultaneously the output optical window of the evacuated flask. It is also possible that the second cold conductive substrate has a flat and convex surface and is both the exit window of the evacuated flask and the first lens.
Вывод излучения из второй активной пластины может осуществляться и через поверхность, возбуждаемую электронным пучком. В этом случае вторая активная пластина закреплена на второй хладопроводящей подложке своей первой стороной, выходное оптической окно расположено между второй активной пластиной и активной пластиной дискового лазера и имеет просветляющие покрытия, причем возбуждение второй активной пластины осуществляется через вторую ее поверхность.Radiation can also be removed from the second active plate through the surface excited by the electron beam. In this case, the second active plate is fixed on the second cold-conducting substrate with its first side, the output optical window is located between the second active plate and the active plate of the disk laser and has antireflection coatings, and the second active plate is excited through its second surface.
В этом варианте можно достигнуть более эффективный теплоотвод от второй активной пластины за счет того, что вторая хладопроводящая подложка может быть непрозрачной и выполненной из материала с высокой теплопроводностью. Желательно ее изготавливать из меди или сплавов меди с другими металлами, например с вольфрамом. Сплавы предпочтительны, если процесс закрепления пластины на второй хладопроводящей подложке происходит при повышенной температуре и для того, чтобы избежать повреждение пластины, необходимо согласовывать коэффициенты температурного расширения подложки и пластины. Закрепление пластины может осуществляться путем использования оптических клеев (например, ЕРОТЕК-301), в том числе и непрозрачных теплопроводящих с металлическим наполнением (ЕРОТЕК-Н20Е), или через металлические припои с относительно низкой температурой размягчения. Данные технологии хорошо известны в полупроводниковой промышленности.In this embodiment, it is possible to achieve a more efficient heat removal from the second active plate due to the fact that the second cold conducting substrate can be opaque and made of a material with high thermal conductivity. It is desirable to make it from copper or copper alloys with other metals, for example with tungsten. Alloys are preferred if the process of fixing the plate to the second cold conducting substrate occurs at an elevated temperature and in order to avoid damage to the plate, it is necessary to coordinate the coefficients of thermal expansion of the substrate and the plate. The plate can be fixed by using optical adhesives (for example, EPOTEC-301), including opaque heat-conducting with metal filling (EPOTEC-H20E), or through metal solders with a relatively low softening temperature. These technologies are well known in the semiconductor industry.
Высокоотражающее покрытие может быть такое же, как в случае вывода излучения через вторую хладопроводящую подложку, а коэффициент пропускания просветляющего покрытия должен превышать 0.99, чтобы избежать дополнительных потерь в устойчивом резонаторе.The highly reflective coating can be the same as in the case of radiation output through the second cold-conducting substrate, and the transmittance of the antireflection coating should exceed 0.99 in order to avoid additional losses in the stable cavity.
Вторая активная пластина может быть выполнена из монокристалла полупроводникового соединения А2В6 или А3В5 с шириной запрещенной зоны, требуемой для достижения заданной длины волны генерации. Однако порог генерации такого лазера при комнатной температуре слишком высок. Поэтому целесообразно активную пластину выполнять в виде многослойной квантово-размерной гетероструктуры, выполненной из соединений А2В6 или А3В5 с различной шириной запрещенной зоны. Как и в случае активной пластины дискового лазера, квантово-размерная гетероструктура может представлять собой периодическую структуру с тонкими активными слоями квантовых ям, квантовых проволок или квантовых точек, разделенными толстыми барьерными слоями с более широкой запрещенной зоной. Гетероструктура и зеркальное покрытие изготавливаются таким образом, чтобы тонкие активные слои находились в пучностях моды устойчивого оптического резонатора лазера накачки, находящейся в максимуме линии оптического усиления. Гетероструктура выращивается известными методами современной эпитаксии, она имеет толщину от 0.5 до 10 мкм, и может быть отделена от ростовой подложки и перенесена на вторую хладопроводящую подложку. В одном из вариантов исполнения зеркальное покрытие является эпитаксиальным брэгговским зеркалом, выращенным в едином технологическом цикле с другими слоями гетероструктуры.The second active plate can be made of a single crystal of an A2B6 or A3B5 semiconductor compound with a band gap required to achieve a given generation wavelength. However, the threshold for generating such a laser at room temperature is too high. Therefore, it is advisable to perform the active plate in the form of a multilayer quantum-dimensional heterostructure made of compounds A2B6 or A3B5 with different bandgaps. As in the case of the active disk of a disk laser, a quantum-dimensional heterostructure can be a periodic structure with thin active layers of quantum wells, quantum wires or quantum dots separated by thick barrier layers with a wider band gap. The heterostructure and mirror coating are made in such a way that the thin active layers are in the antinodes of the mode of a stable optical pump laser resonator located at the maximum of the optical gain line. The heterostructure is grown by known methods of modern epitaxy, it has a thickness of 0.5 to 10 μm, and can be separated from the growth substrate and transferred to a second cold conducting substrate. In one embodiment, the mirror coating is an epitaxial Bragg mirror grown in a single technological cycle with other layers of the heterostructure.
В одном из вариантов исполнения выходное оптической окно вакуумируемой колбы является одновременно первой линзой.In one embodiment, the output optical window of the evacuated bulb is simultaneously the first lens.
Описанные выше варианты имеют относительно большую длину устойчивого резонатора лазера накачки. Поэтому они будут эффективно работать, если каждый элемент матрицы активных элементов или отдельный пиксель лазерной электронно-лучевой трубки будет работать в непрерывном режиме либо в импульсном с длительностью импульса, заметно превышающей время обхода устойчивого оптического резонатора. С уменьшением времени накачки отдельно пикселя в лазерной электронно-лучевой трубке, что желательно для улучшения теплоотвода, необходимо уменьшать длину устойчивого резонатора. С этой точки зрения наиболее перспективным вариантом исполнения дискового лазера является лазер, который содержит лазерную электронно-лучевую трубку, выполненную в виде вакуумируемой колбы с выходным оптическим окном и имеющую электронно-оптическую ось, вдоль которой последовательно расположены источник электронов, система электродов для формирования электронного пучка и вторая активная пластина с высокоотражающим покрытием на первой своей поверхности, закрепленная на первой хладопроводящей подложке, а также системы фокусировки и отклонения электронного пучка, размещенные вне трубки; причем активная пластина дискового лазера закреплена в центральной части первой хладопроводящей подложки своей первой поверхностью с зеркальным покрытием, которое выполнено высокоотражающим для длины волны излучения лазера накачки и длины волны излучения дискового лазера; с одной стороны от этой пластины закреплена вторая активная пластина своей первой поверхностью с высокоотражающим зеркальным покрытием на длине волны излучения лазера накачки, а с другой стороны напылено высокоотражающее покрытие, аналогичное покрытию, нанесенному на первую поверхность второй активной пластины; на вторую поверхность второй активной пластины нанесено просветляющее покрытие, через которое электронный пучок возбуждает вторую активную пластину; на вторую поверхность активной пластины дискового лазера нанесено покрытие, высокопропускающее на длине волны излучения дискового лазера и пропускающее, по меньшей мере, частично на длине волны излучения лазера накачки, через которое осуществляется оптическая накачка дискового лазера; внешнее зеркало обратной связи дискового лазера выполнено в виде выходного окна вакуумируемой колбы, у которого поверхность, обращенная ко второй поверхности активной пластины дискового лазера, выполнена вогнутой и, на нее напылено зеркальное покрытие, высокоотражающее для длины волны излучения лазера накачки и частично пропускающее на длине волны излучения дискового лазера, по меньшей мере, в центральной части выходного окна; первые поверхности активной пластины дискового лазера и второй активной пластины, а также внешняя поверхность высокоотражающего зеркального покрытия, нанесенного на часть поверхности первой хладопроводящей подложки находятся вблизи фокальной плоскости внешнего зеркала; оптический резонатор дискового лазера и устойчивый оптический резонатор лазера накачки имеют единую оптическую ось, которая проходит через центральную часть первой хладопроводящей подложки, совпадая с ее нормалью; поверхность второй активной пластины имеет осесимметричную область с высокоотражающим зеркальным покрытием на поверхности первой хладопроводящей подложки вне этой пластины; форма вогнутой поверхности близка к параболоиду вращения вокруг оптической оси.The options described above have a relatively large length of a stable pump laser cavity. Therefore, they will work efficiently if each element of the matrix of active elements or a single pixel of the laser cathode ray tube will operate in continuous mode or in pulsed mode with a pulse duration significantly exceeding the round-trip time of a stable optical resonator. With a decrease in the pumping time of a single pixel in a laser cathode ray tube, which is desirable for improving heat removal, it is necessary to reduce the length of the stable resonator. From this point of view, the most promising embodiment of a disk laser is a laser that contains a laser cathode ray tube made in the form of a vacuum tube with an output optical window and having an electron optical axis along which an electron source is arranged in series, an electrode system for generating an electron beam and a second active plate with a highly reflective coating on its first surface, mounted on the first cold conducting substrate, as well as focusing systems and deviations of the electron beam placed outside the tube; moreover, the active plate of the disk laser is fixed in the Central part of the first cold-conducting substrate with its first surface with a mirror coating, which is made highly reflective for the wavelength of the radiation of the pump laser and the radiation wavelength of the disk laser; on the one side of this plate, the second active plate is fixed with its first surface with a highly reflective mirror coating at the wavelength of the pump laser radiation, and on the other hand a highly reflective coating is sprayed, similar to the coating deposited on the first surface of the second active plate; an antireflection coating is applied to the second surface of the second active plate, through which the electron beam excites the second active plate; on the second surface of the active disk of the disk laser, a coating is applied that is highly transparent at the wavelength of the radiation of the disk laser and passes at least partially at the wavelength of the radiation of the pump laser, through which optical pumping of the disk laser is performed; the external feedback mirror of the disk laser is made in the form of an exit window of a vacuum flask, in which the surface facing the second surface of the active plate of the disk laser is concave and coated with a mirror coating, highly reflective for the pump laser radiation wavelength and partially transmitting at the wavelength radiation from a disk laser, at least in the central part of the output window; the first surfaces of the active plate of the disk laser and the second active plate, as well as the outer surface of the highly reflective mirror coating deposited on a part of the surface of the first cold conducting substrate, are located near the focal plane of the external mirror; the optical resonator of the disk laser and the stable optical resonator of the pump laser have a single optical axis that passes through the central part of the first cold-conducting substrate, coinciding with its normal; the surface of the second active plate has an axisymmetric region with a highly reflective mirror coating on the surface of the first cold conducting substrate outside the plate; the shape of the concave surface is close to the paraboloid of rotation around the optical axis.
В этом варианте первая хладопроводящая подложка заменяет функции второй хладопроводящей подложки. Излучение, генерируемое в устойчивом оптическом резонаторе лазера накачки, при любом положении электронного пучка на второй активной пластине выходит из этой пластины перпендикулярно ее поверхности, отражается от внешнего вогнутого зеркала, отражается затем от активной пластины дискового лазера, частично полощаясь в ней, второй раз отражается от внешнего зеркала, направляясь в сторону высокоотражающего зеркального покрытия, расположенного на поверхности первой хладопроводящей подложки осесимметрично второй активной пластине, отражается от этого покрытия и возвращается на вторую пластину вдоль обратного пути.In this embodiment, the first refrigerant substrate replaces the functions of the second refrigerant substrate. The radiation generated in the stable optical cavity of the pump laser, at any position of the electron beam on the second active plate, leaves this plate perpendicular to its surface, is reflected from the external concave mirror, then is reflected from the active plate of the disk laser, partially rinsed in it, is reflected a second time from external mirror, heading towards a highly reflective mirror coating located on the surface of the first cold-conducting substrate axisymmetrically to the second active plate, reflect aetsya from this coating and returns to the second plate along the return path.
Сущность изобретения иллюстрируется следующими фигурами.The invention is illustrated by the following figures.
Фиг.1. Полупроводниковый дисковый лазер, являющийся наиболее близким техническим решением к заявляемому устройству.Figure 1. Semiconductor disk laser, which is the closest technical solution to the claimed device.
Фиг.2. Полупроводниковый дисковый лазер согласно заявляемому техническому решению.Figure 2. Semiconductor disk laser according to the claimed technical solution.
Фиг.3. Другие варианты исполнения активной пластины полупроводникового дискового лазера согласно заявляемому техническому решению.Figure 3. Other versions of the active plate of a semiconductor disk laser according to the claimed technical solution.
Фиг.4. Полупроводниковый дисковый лазер, у которого лазер накачки содержит матрицу активных элементов.Figure 4. A semiconductor disk laser in which a pump laser contains an array of active elements.
Фиг.5. Полупроводниковый дисковый лазер, у которого лазер накачки содержит лазерную электронно-лучевую трубку.Figure 5. A semiconductor disk laser, in which the pump laser contains a laser cathode ray tube.
Фиг.6. Полупроводниковый дисковый лазер, у которого лазер накачки содержит лазерную электронно-лучевую трубку, выполненную в другом варианте.6. A semiconductor disk laser, in which the pump laser contains a laser cathode ray tube, made in another embodiment.
Фиг.7. Полупроводниковый дисковый лазер, у которого лазер накачки содержит две лазерные электронно-лучевые трубки в единой вакуумной колбе.7. A semiconductor disk laser, in which the pump laser contains two laser cathode ray tubes in a single vacuum flask.
Фиг.8. Полупроводниковый дисковый лазер с двумя внешними зеркалами обратной связи, у которого лазер накачки содержит лазерную электронно-лучевую трубку.Fig. 8. A semiconductor disk laser with two external feedback mirrors, in which the pump laser contains a laser cathode ray tube.
Фиг.9. Полупроводниковый дисковый лазер с активной пластиной внутри вакуумируемой колбы.Fig.9. Semiconductor disk laser with an active plate inside an evacuated flask.
Известное устройство полупроводникового дискового лазера, представленного схематично на фиг.1, содержит активную пластину 1 с зеркальным покрытием 2 на первой своей поверхности 3, закрепленную на первой хладопроводящей подложке 4, внешнее зеркало обратной связи 5 и лазер накачки 6. Зеркальное покрытие 2 и внешнее зеркало обратной связи 5 образуют оптический резонатор с оптической осью 7.The known device of the semiconductor disk laser, shown schematically in figure 1, contains an
Полупроводниковый дисковый лазер работает следующим образом. Луч 8 излучения лазера накачки 6 направляется на вторую поверхность 9 активной пластины 1 вблизи оптической оси 7. Луч 8 поглощается активной пластиной 1. В области поглощения возникает вынужденное излучение, которое при наличии обратной связи формирует направленное излучение 10, выходящее из оптического резонатора через внешнее зеркало 5.A semiconductor disk laser operates as follows. The
На фиг.2 представлено устройство полупроводникового дискового лазера, содержащего активную пластину 11 с зеркальным покрытием 12 на первой своей поверхности 13 и дополнительным покрытием 14 на второй своей поверхности 15, закрепленную на первой хладопроводящей подложке 16, внешнее зеркало обратной связи 17 и лазер накачки 18. Зеркальное покрытие 12 и внешнее зеркало обратной связи 17 образуют оптический резонатор дискового лазера с оптической осью 18. Лазер накачки содержит активную среду 19, первое зеркало обратной связи 20, первую линзу 21, вторую линзу 22 и второе зеркало обратной, связи 23. Зеркала 20 и 23, линзы 21 и 22 и активная пластина 13 со своими покрытиями 12 и 14 образуют устойчивый оптический резонатор лазера накачки. В данном варианте исполнения дополнительное покрытие 14 имеет высокий коэффициент пропускания на длине волны излучения дискового лазера и частично пропускает на длине волны излучения лазера накачки, а зеркальное покрытие 12 является высокоотражающим на длинах волн излучения лазера накачки и дискового лазера. При этом активная пластина 11 выполнена из многослойной гетероструктуры с квантовыми ямами, разделенными толстыми барьерными слоями, имеющими ширину запрещенной зоны меньше энергии кванта излучения накачки.Figure 2 presents the device of a semiconductor disk laser containing an active plate 11 with a mirror coating 12 on its first surface 13 and an additional coating 14 on its second surface 15, mounted on the first cold-conducting substrate 16, an external feedback mirror 17 and a pump laser 18. The mirror coating 12 and the external feedback mirror 17 form an optical resonator of a disk laser with an optical axis 18. The pump laser contains an active medium 19, a first feedback mirror 20, a first lens 21, and a second nzu 22 and second mirror feedback, communications 23. Mirrors 20 and 23, lenses 21 and 22 and the active plate 13 with its covers 12 and 14 form a stable optical resonator of the pump laser. In this embodiment, the additional coating 14 has a high transmittance at a wavelength of radiation from a disk laser and partially transmits at a wavelength of radiation from a pump laser, and the mirror coating 12 is highly reflective at wavelengths of radiation from a pump laser and a disk laser. In this case, the active plate 11 is made of a multilayer heterostructure with quantum wells separated by thick barrier layers having a band gap less than the energy of the pump radiation quantum.
Полупроводниковый дисковый лазер работает следующим образом. Излучение 24, генерируемое в устойчивом оптическом резонаторе лазера накачки фокусируется линзами 21 и 22 в вблизи точки пересечения второй поверхности 15 активной пластины 11 с оптической осью 18. Это излучение частично пропускается дополнительным покрытием 14 внутрь активной пластины 11. Прошедшее излучение в основном поглощается активной пластиной 11 за один проход. Не поглощенное за один проход излучение отражается от зеркального покрытия 12 и поглощается в активной пластине за второй проход. В результате поглощения в активной пластине генерируются неравновесные носители тока, большая их часть образуется в толстых барьерных слоях. За время своей жизни неравновесные носители успевают диффундировать к квантовым ямам, где термализуются и рекомбинируют излучательно. При высоком уровне возбуждения возникает оптическое усиление, что в присутствии обратной связи позволяет генерировать лазерное излучение 25, выходящее из резонатора через зеркало 17.A semiconductor disk laser operates as follows. The radiation 24 generated in the stable optical resonator of the pump laser is focused by lenses 21 and 22 at the intersection of the second surface 15 of the active plate 11 with the optical axis 18. This radiation is partially transmitted by the additional coating 14 into the active plate 11. The transmitted radiation is mainly absorbed by the active plate 11 in one run. Not absorbed in one pass, the radiation is reflected from the mirror coating 12 and is absorbed in the active plate in the second pass. As a result of absorption, nonequilibrium current carriers are generated in the active plate; most of them are formed in thick barrier layers. During their lifetime, nonequilibrium carriers have time to diffuse to quantum wells, where they are thermalized and recombine radiatively. At a high level of excitation, optical amplification occurs, which in the presence of feedback allows the generation of laser radiation 25, which leaves the resonator through the mirror 17.
На фиг.3а схематически представлено другое устройство узла активной пластины с покрытиями и хладопроводящей подложки. Здесь активная пластина из многослойной гетероструктуры 26 с зеркальным покрытием 27 на первой ее поверхности 28 и дополнительным покрытием 29 на второй ее поверхности 30 закреплена на первой хладопроводящей подложке 31, через которую по нормали к пластине 26 проходит оптическая ось 32 резонатора дискового лазера. Причем в отличие от устройства на фиг.2. ширина запрещенной зоны барьерных слоев многослойной гетероструктуры больше кванта излучения лазера накачки, а дополнительное покрытие выполнено высокопропускающим как для излучения дискового лазера, так и для излучения лазера накачки.On figa schematically presents another device node active plate with coatings and a cold conductive substrate. Here, an active plate of a
Устройство работает следующим образом. Генерируемое излучение 33 направляется в область вблизи точки пересечения оптической оси 32 со второй поверхностью 30, проходит через дополнительное покрытие 29 и проникает вглубь активной пластины 26, частично поглощаясь квантовыми ямами. Затем оно отражается от зеркального покрытия 27, снова проходит активную пластину, частично поглощаясь в квантовых ямах, и выходит через дополнительное покрытие 29. В этом случае поглощение в квантовых ямах значительно сильнее влияет на режим генерации лазера накачки, поскольку вносит основной вклад в потери устойчивого оптического резонатора лазера накачки. С другой стороны интенсивность излучения внутри резонатора существенно выше, что обеспечивает эффективное поглощение в квантовых ямах, суммарная толщина которых порядка 0.1 мкм. В результате поглощения возникает люминесценция и оптическое усиление, что в присутствии обратной связи приводит к генерации излучения 34 дискового лазера вдоль оптической оси 32. Как и в случае, представленном на фиг.2, первая хладопроводящая подложка может быть непрозрачной.The device operates as follows. The generated
На фиг.3б представлен другой вариант исполнения узла активной пластины с напылениями и первой хладопроводящей подложки. Активная пластина 35 с зеркальным покрытием 36 на первой своей поверхности 37 и дополнительным покрытием 38 на своей второй поверхности 39 закреплена на первой хладопроводящей подложке 40 с просветляющим покрытием 41. Нормаль к активной пластине является оптической осью 42 устойчивого оптического резонатора дискового лазера. Подложка в том случае прозрачна для излучения дискового лазера, зеркальное покрытие 36 выполнено высокоотражающим на длине волны излучения дискового лазера и частично пропускающим на длине излучения лазера накачки, дополнительное покрытие 38 выполнено высокопропускающим излучение дискового лазера и высокоотражающим на длине волны излучения лазера накачки, а активная пластина 35 выполнена из многослойной гетероструктуры с квантовыми ямами, разделенными толстыми барьерными слоями, имеющими ширину запрещенной зоны больше энергии кванта излучения накачки.On figb presents another embodiment of the node of the active plate with sputtering and the first cold conductive substrate. The
Устройство работает следующим образом. Излучение 43, генерируемое в устойчивом оптическом резонаторе лазера накачки, направляется на активную пластину 35 вблизи точки пересечения первой поверхности 37 активной пластины 35 с оптической осью 42. Это излучение частично пропускается зеркальным покрытием 36 внутрь активной пластины 35. Прошедшее излучение в основном поглощается активной пластиной 35 за один проход. Не поглощенное за один проход излучение отражается от дополнительного покрытия 38 и поглощается в активной пластине за второй проход. В результате поглощения в активной пластине генерируются неравновесные носители тока, которые за время жизни скапливаются в квантовых ямах, где термализуются и рекомбинируют излучательно. При высоком уровне возбуждения возникает оптическое усиление, что в присутствии обратной связи позволяет генерировать лазерное излучение 44 вдоль оптической оси 42.The device operates as follows. The
На фиг.3в представлен близкий вариант исполнения узла активной пластины с покрытиями и первой хладопроводящей подложкой, но предназначенный для прямого поглощения квантовыми ямами излучения накачки. Здесь активная пластина 45 с зеркальным покрытием 46 на своей первой поверхности 47 и дополнительным покрытием 48 на своей второй поверхности 49 закреплена на первой хладопроводящей подложке 50 с просветляющим покрытием 51. Нормаль к активной пластине является оптической осью 52 устойчивого оптического резонатора дискового лазера.On figv presents a close embodiment of the node of the active plate with coatings and the first cold-conductive substrate, but intended for direct absorption by quantum wells of pump radiation. Here, the
Излучение 53, генерируемое в устойчивом оптическом резонаторе лазера накачки, направляется на активную пластину 45 вблизи точки пересечения первой поверхности 47 активной пластины 45 с оптической осью 52. Это излучение проходит через зеркальное покрытие 46 внутрь активной пластины 45, частично поглощается квантовыми ямами, отражается от дополнительного покрытия 48, снова проходит активную пластину, частично поглощаясь квантовыми ямами, и выходит через зеркальное покрытие 46. В результате поглощения возникает люминесценция и оптическое усиление, что в присутствии обратной связи приводит к генерации излучения 54 дискового лазера вдоль оптической оси 52.The
На фиг.4 представлен полупроводниковый дисковый лазер, содержащий активную пластину 55 с зеркальным покрытием 56 на первой своей поверхности 57 и дополнительным покрытием 58 на второй своей поверхности 59, закрепленную на первой хладопроводящей подложке 60, внешнее зеркало обратной связи 61 и лазер накачки 62. Зеркальные покрытия 56 и 58 и внешнее зеркало обратной связи 61 образуют оптический резонатор дискового лазера с оптической осью 63. Лазер накачки содержит активную среду в виде матрицы активных элементов 64, первое зеркало обратной связи 65, первую линзу 66, вторую линзу 67 и второе зеркало обратной связи 68. Зеркала 65 и 68, линзы 66 и 67 и активная пластина 55 со своими покрытиями 56 и 58 образуют устойчивый оптический резонатор лазера накачки. В данном варианте исполнения дополнительное покрытие 58 имеет высокий коэффициент пропускания на длине волны излучения дискового лазера и частично пропускает на длине волны излучения лазера накачки, а зеркальное покрытие 56 является высокоотражающим на длинах волн излучения лазера накачки и дискового лазера. При этом активная пластина 55 выполнена из многослойной гетероструктуры с квантовыми ямами, разделенными толстыми барьерными слоями, имеющими ширину запрещенной зоны меньше энергии кванта излучения накачки.Figure 4 shows a semiconductor disk laser containing an
Полупроводниковый дисковый лазер работает следующим образом. Рассмотрим один элемент 69 матрицы активных элементов 64. При его возбуждении генерируется излучение 70. Это излучение возбуждает область активной пластины, лежащую вблизи точки пересечения второй поверхности 59 с оптической осью 63. Возбуждение происходит следующим образом. Излучение 70 частично пропускается дополнительным покрытием 58 внутрь активной пластины 55. Прошедшего излучения в основном поглощается активной пластиной 55 за один проход. Не поглощенное на один проход излучение отражается от зеркального покрытия 56 и поглощается в активной пластине за второй проход. Одновременно или последовательно во времени возбуждается другой элемент 71, который генерирует излучение 72. Это излучение, так же как излучение 70, частично проходит внутрь активной пластины 55 и возбуждает ее. Аналогичным образом могут возбуждаться и генерировать свое излучение и другие элементы матрицы активных элементов. Излучения от всех элементов суммируется на поверхности активной пластины. В результате поглощения в активной пластине генерируются неравновесные носители тока, которые за время жизни скапливаются в квантовых ямах, где термализуются и рекомбинируют излучательно. При высоком уровне возбуждения возникает оптическое усиление, что в присутствии обратной связи позволяет генерировать лазерное излучение 73, выходящее из резонатора через зеркало 61. В качестве активных элементов могут быть лазерные диоды с боковым выходом (через сколы) или поверхностно излучающие лазерные диоды. Их возбуждение осуществляется током инжекции через электрические контакты.A semiconductor disk laser operates as follows. Consider one
На фиг.5. представлен полупроводниковый дисковый лазер, содержащий активную пластину 75 с зеркальным покрытием 76 на первой своей поверхности 77 и дополнительным покрытием 78 на второй своей поверхности 79, закрепленную на первой хладопроводящей подложке 80, внешнее зеркало обратной связи 11 и лазер накачки 82. Зеркальные покрытия 76 и 78 и внешнее зеркало обратной связи 81 образуют оптический резонатор дискового лазера с оптической осью 83. Лазер накачки 82 содержит лазерную электронно-лучевую трубку 84 с электронно-оптической осью 85, содержащую в вакуумируемой колбе 86 источник электронов (катод) 87, систему электродов 88, формирующих электронный пучок, и вторую активную пластину 89 с высокоотражающим покрытием 90 на своей первой поверхности 91, закрепленную на второй хладопроводящей пластине 92, а также системы фокусировки 93 и отклонения 94 электронного пучка, расположенные вне вакуумируемой колбы 86. Дополнительно лазер накачки содержит первую линзу 95, вторую линзу 96 и второе зеркало обратной связи 97. Зеркала 89 и 97, линзы 95 и 96 и активная пластина 75 со своими покрытиями 76 и 78 образуют устойчивый оптический резонатор лазера накачки с оптической осью, совпадающей с электронно-оптической осью 85. В данном варианте исполнения дополнительное покрытие 78 имеет высокий коэффициент пропускания на длине волны излучения дискового лазера и частично пропускает на длине волны излучения лазера накачки, а зеркальное покрытие 76 является высокоотражающим на длинах волн излучения лазера накачки и дискового лазера. При этом активная пластина 75 выполнена из многослойной гетероструктуры с квантовыми ямами, разделенными толстыми барьерными слоями, имеющими ширину запрещенной зоны меньше энергии кванта излучения накачки; и вторая хладопроводящая подложка 92 является одновременно выходным оптическим окном вакуумируемой колбы 86.5. presents a semiconductor disk laser containing an
Полупроводниковый дисковый лазер работает следующим образом. При подаче электрического напряжения на источник электронов 87 и систему электродов 88 формируется электронный пучок 98, который при подаче определенных сигналов на систему фокусировки 93 и отклонения 94 фокусируется в определенную область 99 второй активной пластины 89. При возбуждении этой области электронным пучком генерируется излучение 100. Это излучение возбуждает область активной пластины, лежащую вблизи точки пересечения второй поверхности 79 с оптической осью 83. Возбуждение происходит следующим образом. Излучение 100 частично пропускается дополнительным покрытием 78 внутрь активной пластины 75. Прошедшее излучение в основном поглощается активной пластиной 75 за один проход. Не поглощенное за один проход излучение отражается от зеркального покрытия 76 и поглощается в активной пластине за второй проход. В результате поглощения в активной пластине генерируются неравновесные носители тока, которые за время жизни скапливаются в квантовых ямах, где термализуются и рекомбинируют излучательно. При высоком уровне возбуждения возникает оптическое усиление, что в присутствии обратной связи позволяет генерировать лазерное излучение 101, выходящее из резонатора через зеркало 81. Подавая изменяющийся во времени сигнал на отклоняющую систему 94, электронный пучок сканирует по поверхности второй активной пластины 89. При этом режим накачки активной пластины 75 остается постоянным во времени, тем самым достигается режим непрерывной генерации в полупроводниковом дисковом лазере.A semiconductor disk laser operates as follows. When an electric voltage is applied to the
На фиг.6. представлен полупроводниковый дисковый лазер с другим вариантом исполнения лазерной электронно-лучевой трубки. Он содержит активную пластину 105 с зеркальным покрытием 106 на первой своей поверхности 107 и дополнительным покрытием 108 на второй своей поверхности 109, закрепленную на первой хладопроводящей подложке 110, внешнее зеркало обратной связи 111 и лазер накачки 112. Зеркальные покрытия 106 и 108 и внешнее зеркало обратной связи 111 образуют оптический резонатор дискового лазера с оптической осью 113. Лазер накачки 112 содержит лазерную электронно-лучевую трубку 114 с электронно-оптической осью 115, содержащую в вакуумируемой колбе 116 источник электронов (катод) 117, систему электродов 118, формирующих электронный пучок, и вторую активную пластину 119 с высокоотражающим покрытием 120 на своей первой поверхности 121 и дополнительным покрытием 122 на своей второй поверхности 123, закрепленную на второй хладопроводящей пластине 124, а также системы фокусировки 125 и отклонения 126 электронного пучка, расположенные вне вакуумируемой колбы 116. Дополнительно лазер накачки 112 содержит первую линзу 127, вторую линзу 128 и второе зеркало обратной связи 129. Зеркала 120 и 129, линзы 127 и 128 и активная пластина 105 со своими покрытиями 106 и 108 образуют устойчивый оптический резонатор лазера накачки с оптической осью 130. В данном варианте исполнения дополнительное покрытие 108 имеет высокий коэффициент пропускания на длине волны излучения дискового лазера и частично пропускает на длине волны излучения лазера накачки, а зеркальное покрытие 106 является высокоотражающим на длинах волн излучения лазера накачки и дискового лазера. При этом активная пластина 105 выполнена из многослойной гетероструктуры с квантовыми ямами, разделенными толстыми барьерными слоями, имеющими ширину запрещенной зоны меньше энергии кванта излучения накачки; и первая линза 127 является одновременно выходным оптическим окном вакуумируемой колбы 116.In Fig.6. A semiconductor disk laser with another embodiment of a laser cathode ray tube is presented. It contains an
Полупроводниковый дисковый лазер работает следующим образом. При подаче электрического напряжения на источник электронов 117 и систему электродов 118 формируется электронный пучок 131, который при подаче определенных сигналов на систему фокусировки 125 и отклонения 126 фокусируется в определенную область 132 второй активной пластины 119. При возбуждении этой области электронным пучком генерируется излучение 133. Это излучение возбуждает область активной пластины, лежащую вблизи точки пересечения второй поверхности 109 с оптической осью 113. Возбуждение происходит следующим образом. Излучение 133 частично пропускается дополнительным покрытием 108 внутрь активной пластины 105. Прошедшее излучение в основном поглощается активной пластиной 105 за один проход. Не поглощенное за один проход излучение отражается от зеркального покрытия 106 и поглощается в активной пластине за второй проход. В результате поглощения в активной пластине генерируются неравновесные носители тока, которые за время жизни скапливаются в квантовых ямах, где термализуются и рекомбинируют излучательно. При высоком уровне возбуждения возникает оптическое усиление, что в присутствии обратной связи позволяет генерировать лазерное излучение 134, выходящее из резонатора через зеркало 111. Подавая изменяющийся во времени сигнал на отклоняющую систему 126, электронный пучок сканирует по поверхности второй активной пластины 119. При этом режим накачки активной пластины 105 остается постоянным во времени, тем самым достигается режим непрерывной генерации в полупроводниковом дисковом лазере.A semiconductor disk laser operates as follows. When an electric voltage is applied to the
На фиг.7. представлен полупроводниковый дисковый лазер, содержащий две лазерные электронно-лучевые трубки в единой вакуумной колбе. Полупроводниковый дисковый лазер содержит активную пластину 135 с зеркальным покрытием 136 на первой своей поверхности 137 и дополнительным покрытием 138 на второй своей поверхности 139, закрепленную на первой хладопроводящей подложке 140 с просветляющим покрытием 141, внешнее зеркало обратной связи 142 и лазер накачки 143. Зеркальные покрытия 136 и 138 и внешнее зеркало обратной связи 142 образуют оптический резонатор дискового лазера с оптической осью 144. Лазер накачки 143 содержит первую и вторую лазерные электронно-лучевые трубки 145 и 146 с электронно-оптическими осями 147 и 148, помещенные в единую вакуумируемую колбу 149. Каждая из трубок содержит источник электронов (катод) 150 и 151, систему электродов 152 и 153, а также системы фокусировки 154, 155 и отклонения 156, 157 электронного пучка, расположенные вне вакуумируемой колбы 149. Вакуумируемая колба 149 содержит также вторую активную пластину 158 с высокоотражающим покрытием 159 на своей первой поверхности 160, закрепленную на второй хладопроводящей пластине 161 с просветляющим покрытием. Дополнительно лазер накачки 143 содержит линзу 162 с просветляющими покрытиями. Зеркала 159, линза 160 и активная пластина 135 со своими покрытиями 136 и 138 образуют устойчивый оптический резонатор лазера накачки с оптической осью 163. В данном варианте исполнения дополнительное покрытие 138 имеет высокий коэффициент пропускания на длине волны излучения дискового лазера и высокий коэффициент отражения на длине волны излучения лазера накачки, а зеркальное покрытие 136 является высокоотражающим на длинах волн излучения дискового лазера и частично пропускающим на длине волны лазера накачки. При этом активная пластина 135 выполнена из многослойной гетероструктуры с квантовыми ямами, разделенными толстыми барьерными слоями, имеющими ширину запрещенной зоны меньше энергии кванта излучения накачки; и вторая хладопроводящая подложка 161 является одновременно выходным оптическим окном вакуумируемой колбы 149.7. A semiconductor disk laser is presented, which contains two laser cathode ray tubes in a single vacuum flask. The semiconductor disk laser contains an
Полупроводниковый дисковый лазер работает следующим образом. При подаче электрического напряжения на источники электронов 150 и 151 и систему электродов 152 и 153 одновременно формируются два электронных пучка 164 и 165, которые при подаче определенных сигналов на системы фокусировки 154, 155 и отклонения 156, 157 фокусируются в определенные области 166 и 167 второй активной пластины 158. Эти области симметричны относительно оптической оси 163. При возбуждении электронными пучками областей 166 и 167 генерируется излучение 168. Это излучение возбуждает область активной пластины, лежащую вблизи точки пересечения первой поверхности 137 с оптической осью 163. Возбуждение происходит следующим образом. Излучение 168 частично пропускается зеркальным покрытием 136 внутрь активной пластины 135. Прошедшее излучение в основном поглощается активной пластиной 135 за один проход. Не поглощенное за один проход излучение отражается от зеркального покрытия 138 и поглощается в активной пластине за второй проход. В результате поглощения в активной пластине генерируются неравновесные носители тока, которые за время жизни скапливаются в квантовых ямах, где термализуются и рекомбинируют излучательно. При высоком уровне возбуждения возникает оптическое усиление, что в присутствии обратной связи позволяет генерировать лазерное излучение 169, выходящее из резонатора через зеркало 142. Подавая согласованные, изменяющиеся во времени сигналы на отклоняющие системы 156 и 157, электронные пучки сканируют по поверхности второй активной пластины 158 таким образом, что области возбуждения остаются всегда симметричными относительно оси 163. При этом режим накачки активной пластины 135 остается постоянным во времени, тем самым достигается режим непрерывной генерации в полупроводниковом дисковом лазере.A semiconductor disk laser operates as follows. When voltage is applied to the
На фиг.8. представлен полупроводниковый дисковый лазер с двумя внешними зеркалами обратной связи, у которого лазер накачки содержит лазерную электроннолучевую трубку. Полупроводниковый дисковый лазер содержит активную пластину 170 с зеркальным покрытием 171 на первой своей поверхности 172 и дополнительным покрытием 173 на второй своей поверхности 174, закрепленную на первой хладопроводящей подложке 175, первое и второе зеркала обратной связи 176, 177 и лазер накачки 178. Зеркальные покрытия 171 и 173 и внешние зеркала обратной связи 176 и 177 образуют оптический резонатор дискового лазера с оптической осью 179. Лазер накачки 178 содержит лазерную электронно-лучевую трубку 180 с электронно-оптической осью 181, вдоль которой в вакуумируемой колбе 182 размещены источник электронов (катод) 183, система электродов 184, а также системы фокусировки 185 и отклонения 186 электронного пучка, расположенные вне вакуумируемой колбы. Вакуумируемая колба 182 содержит также вторую активную пластину 187 с высокоотражающим покрытием 188, закрепленную на первой половине второй хладопроводящей пластине 189 с аналогичным высокоотражающим покрытием 190 на второй половине и с просветляющим покрытием 191. Дополнительно лазер накачки 178 содержит линзу 192 с просветляющими покрытиями. Зеркальные покрытия 188 и 190, линза 192 и активная пластина 170 со своими покрытиями 171 и 173 образуют устойчивый оптический резонатор лазера накачки с оптической осью, совпадающей с электронно-оптической осью 181. В данном варианте исполнения дополнительное покрытие 173 имеет высокий коэффициент пропускания на длине волны излучения дискового лазера и частично пропускает на длине волны излучения лазера накачки, а зеркальное покрытие 171 является высокоотражающим на длинах волн излучения лазера накачки и дискового лазера. При этом активная пластина 170 выполнена из многослойной гетероструктуры с квантовыми ямами, разделенными толстыми барьерными слоями, имеющими ширину запрещенной зоны меньше энергии кванта излучения накачки; и вторая хладопроводящая подложка 189 является одновременно выходным оптическим окном вакуумируемой колбы 182.On Fig. A semiconductor disk laser with two external feedback mirrors is presented, in which the pump laser contains a laser beam tube. The semiconductor disk laser contains an
Полупроводниковый дисковый лазер работает следующим образом. При подаче электрического напряжения на источник электронов 183 и систему электродов 184 формируется электронный пучок 193, который при подаче сигналов на системы фокусировки 185 и отклонения 186 фокусируется в область 194 второй активной пластины 187. При возбуждении электронным пучком области 194 генерируется излучение 195. Это излучение возбуждает область активной пластины, лежащую вблизи точки пересечения второй ее поверхности 174 с оптической осью 181. Возбуждение происходит следующим образом. Излучение 195 частично пропускается зеркальным покрытием 173 внутрь активной пластины 170. Но большая часть излучения, отражаясь от зеркального покрытия 173, направляется линзой 192 на высокоотражающее покрытие 190 в область 196. Область 196 симметрична области 194 относительно оси 181. Прошедшее в активную пластину 170 излучение поглощается в ней в основном за один проход. Не поглощенное за один проход излучение отражается от зеркального покрытия 171 и поглощается в активной пластине за второй проход. В результате поглощения в активной пластине генерируются неравновесные носители тока, которые за время жизни скапливаются в квантовых ямах, где термализуются и рекомбинируют излучательно. При высоком уровне возбуждения возникает оптическое усиление, что в присутствии обратной связи позволяет генерировать лазерное излучение 197, выходящее из резонатора через зеркало 177. При подаче изменяющегося во времени сигнала на отклоняющую систему 186 электронный пучок сканирует по поверхности второй активной пластины 187. При этом режим накачки активной пластины 170 остается постоянным во времени, тем самым достигается режим непрерывной генерации в полупроводниковом дисковом лазере.A semiconductor disk laser operates as follows. When voltage is applied to the
На фиг.9 представлен полупроводниковый дисковый лазер с активной пластиной внутри вакуумируемой колбы. Он содержит в вакуумируемой колбе 200 с электронно-оптической осью 201 и выходным оптическим окном 202, имеющим вогнутую поверхность с зеркальным напылением 203, расположенные вдоль этой оси источник электронов 204, систему электродов 205 для формирования электронного пучка, активную пластину 206 с зеркальным покрытием 207 на первой своей поверхности 208 и дополнительное покрытие 209 на своей второй поверхности 210, закрепленную на первой хладопроводящей подложке 211, на которой с одной стороны от активной пластины 206 размещена вторая активная пластина 212 с высокоотражающим покрытием 213 и дополнительным покрытием 214, а с другой стороны от активной пластины 206 на первую хладопроводящую подложку 211 напылено высокоотражающее покрытие 215. Вне вакуумируемой колбы размещены системы фокусировки 216 и отклонения 217 электронного пучка. Зеркальные покрытия 207, 209 и 203 образуют оптический резонатор дискового лазера с оптической осью 218, а зеркальные покрытия 213, 203, 209, 207 и 215 образуют устойчивый оптический резонатор лазера накачки. Дополнительное покрытие 214 выполнено высокопропускающим излучение лазера накачки, покрытие 209 выполнено высокопропускающим для излучения лазера накачки и дискового лазера, зеркальное покрытие 207 выполнено высокоотражающим для излучения лазера накачки и дискового лазера, а активная пластина 206 выполнена из многослойной гетероструктуры с квантовыми ямами, разделенными барьерными слоями, ширина запрещенной зоны которых больше энергии кванта излучения лазера накачки.Figure 9 shows a semiconductor disk laser with an active plate inside an evacuated flask. It contains in a
Устройство работает следующим образом. При подаче электрического напряжения на источник электронов 204 и систему электродов 205 формируется электронный пучок 219, который при подачи сигналов на системы фокусировки 216 и отклонения 217 фокусируется в область 220 на второй активной пластине 212. В этой области электронный пучок поглощается, в ней возникает люминесценция и оптическое усиление, что при наличии обратной связи приводит к генерации лазерного излучения. При этом генерируется М-образная мода 221, симметричная относительно оптической оси 218. Эта мода проникает внутрь активной пластины 206, где происходит частичное поглощение генерируемого излучения непосредственно квантовыми ямами. В результате этого поглощения в квантовых ямах возникают неравновесные носители, их излучательная рекомбинация и оптическое усиление. При наличии обратной связи возникает генерация в дисковом лазере вдоль оси 218. Через зеркальное покрытие 203 и окно 202 генерируемое излучение 222 выходит из вакуумируемой колбы. При подаче изменяющегося во времени сигнала на отклоняющую систему 217 электронный пучок сканирует по поверхности второй активной пластины 212. При этом режим накачки активной пластины 206 остается постоянным во времени, тем самым достигается режим непрерывной генерации в полупроводниковом дисковом лазере.The device operates as follows. When an electric voltage is applied to the
Заявляемое устройство иллюстрируется следующим примером. Полупроводниковый дисковый лазер выполнен в виде отпаянного прибора (см. фиг.9). Прибор имеет форму цилиндра диаметом 30 мм, к которому сверху-сбоку приварена электронно-лучевая трубка длиной 80 мм. В электронно-лучевой трубке содержатся катод и система электродов для формирования электронного пучка. На трубку с внешней стороны надеты электромагнитные катушки фокусировки и отклонения. В верхней части цилиндра вварено оптическое окно, имеющее внешнюю плоскую поверхность и внутреннюю вогнутую поверхность, близкую по форме к параболоиду вращения с радиусом кривизны в центральной части 30 мм. На эту поверхность напылено зеркальное покрытие. В дно цилиндра через сильфонное соединение вварена медная хладопроводящая подложка, к которой в ее центральной части припаяны активная гетероструктура GaInP/AlGaInP с поперечными размерами 3×3 мм и толщиной 1 мкм, излучающая на длине волны 640 нм. Она содержит 10 КЯ толщиной 8 нм каждая. Со стороны подложки на гетероструктуру напылено зеркальное покрытие из окислов Ta2O5-SiO2 и слоя Аl. Коэффициент отражения этого зеркала выше 0.999 в области 660-610 нм. На вторую поверхность гетероструктуры напылено просветляющее покрытие с остаточным коэффициентом отражения менее 0.001.The inventive device is illustrated by the following example. The semiconductor disk laser is made in the form of a sealed device (see Fig.9). The device has the shape of a cylinder with a diameter of 30 mm, to which a
С одной стороны от этой гетероструктуры к хладопроводящей подложке приварена вторая гетероструктура GaInP/AlGaInP с поперечными размерами 10×10 мм и толщиной 3 мкм, излучающая на длине волны 625 нм. На поверхность со стороны подложки напылено зеркальное покрытие из окислов Ta2O5-SiO2 и слоя Аl. Коэффициент отражения этого зеркала выше 0.999 в области 640-610 нм. На вторую поверхность гетероструктуры напылено просветляющее покрытие с остаточным коэффициентом отражения менее 0.001. С другой стороны от первой гетероструктуры на хладопроводящую подложку напылено отражающее покрытие из окислов Ta2O5-SiO2 и слоя Аl. Коэффициент отражения этого зеркала выше 0.999 в области 640-610 нм. К внешней стороне медной подложке пристыкован элемент Пельтье для удаления выделяемого тепла. Подложка снабжена также механизмом плавного наклона подложки в двух направлениях для юстировки оптического резонатора. Расстояние между подложкой и внутренней поверхностью выходного окна вдоль оси резонатора составляет 15 мм.On the one hand, from this heterostructure, a second GaInP / AlGaInP heterostructure with transverse dimensions of 10 × 10 mm and a thickness of 3 μm, radiating at a wavelength of 625 nm, is welded to the cold-conducting substrate. A mirror coating of Ta2O5-SiO2 oxides and Al layer is sprayed onto the surface from the side of the substrate. The reflection coefficient of this mirror is above 0.999 in the region of 640-610 nm. An antireflection coating with a residual reflection coefficient less than 0.001 is sprayed onto the second surface of the heterostructure. On the other hand, from the first heterostructure, a reflective coating of Ta2O5-SiO2 oxides and Al layer is sprayed onto the cold-conducting substrate. The reflection coefficient of this mirror is above 0.999 in the region of 640-610 nm. A Peltier element is docked to the outside of the copper substrate to remove the heat generated. The substrate is also equipped with a mechanism for smoothly tilting the substrate in two directions to align the optical resonator. The distance between the substrate and the inner surface of the output window along the axis of the resonator is 15 mm
В электронно-лучевой трубке формируется электронный пучок с энергией электронов 25 кэВ и током 2 мА. Он фокусируется в пятно 100 мкм и сканирует по площади 10×10 мм2. В оптическом резонаторе возбуждается М-образная мода. Основными потерями этой моды являются потери на поглощения в квантовых ямах первой гетероструктуры. В них поглощается мощность примерно 5 Вт. Эта мощность с коэффициентов более 0.8 преобразуется в коллимированное излучение дискового лазера. На выходе мощность излучения составляет 4 Вт. Полная потребляемая мощность лазера составляет 70 Вт.An electron beam with an electron energy of 25 keV and a current of 2 mA is formed in the cathode ray tube. It focuses on a 100 μm spot and scans over an area of 10 × 10 mm 2 . An M-shaped mode is excited in the optical cavity. The main losses of this mode are the absorption losses in the quantum wells of the first heterostructure. They absorb power of about 5 watts. This power with coefficients greater than 0.8 is converted to collimated radiation from a disk laser. The output radiation power is 4 watts. The total power consumption of the laser is 70 watts.
Claims (23)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010151134/28A RU2461932C2 (en) | 2010-12-14 | 2010-12-14 | Semiconductor disc laser |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010151134/28A RU2461932C2 (en) | 2010-12-14 | 2010-12-14 | Semiconductor disc laser |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2010151134A RU2010151134A (en) | 2012-06-20 |
RU2461932C2 true RU2461932C2 (en) | 2012-09-20 |
Family
ID=46680711
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010151134/28A RU2461932C2 (en) | 2010-12-14 | 2010-12-14 | Semiconductor disc laser |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2461932C2 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2525665C2 (en) * | 2012-10-26 | 2014-08-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физический институт им. П.Н. Лебедева Российской академии наук (ФИАН) | Laser electron-beam tube |
RU2582909C2 (en) * | 2013-10-18 | 2016-04-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физический институт им. П.Н. Лебедева Российской академии наук (ФИАН) | Disc laser (versions) |
RU2654303C2 (en) * | 2012-12-11 | 2018-05-17 | Конинклейке Филипс Н.В. | Optically pumped solid state laser device with self aligning pump optics and enhanced gain |
RU2674061C2 (en) * | 2013-10-30 | 2018-12-04 | Конинклейке Филипс Н.В. | Laser device containing optically pumped laser with elongated resonator |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1622913A1 (en) * | 1987-01-09 | 1991-01-23 | Институт физики АН БССР | Semiconductor laser |
US6285702B1 (en) * | 1999-03-05 | 2001-09-04 | Coherent, Inc. | High-power external-cavity optically-pumped semiconductor laser |
CN101741012A (en) * | 2009-12-25 | 2010-06-16 | 北京工业大学 | Optical pump locked mode thin slice semiconductor laser |
-
2010
- 2010-12-14 RU RU2010151134/28A patent/RU2461932C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1622913A1 (en) * | 1987-01-09 | 1991-01-23 | Институт физики АН БССР | Semiconductor laser |
US6285702B1 (en) * | 1999-03-05 | 2001-09-04 | Coherent, Inc. | High-power external-cavity optically-pumped semiconductor laser |
CN101741012A (en) * | 2009-12-25 | 2010-06-16 | 北京工业大学 | Optical pump locked mode thin slice semiconductor laser |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2525665C2 (en) * | 2012-10-26 | 2014-08-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физический институт им. П.Н. Лебедева Российской академии наук (ФИАН) | Laser electron-beam tube |
RU2654303C2 (en) * | 2012-12-11 | 2018-05-17 | Конинклейке Филипс Н.В. | Optically pumped solid state laser device with self aligning pump optics and enhanced gain |
RU2582909C2 (en) * | 2013-10-18 | 2016-04-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физический институт им. П.Н. Лебедева Российской академии наук (ФИАН) | Disc laser (versions) |
RU2674061C2 (en) * | 2013-10-30 | 2018-12-04 | Конинклейке Филипс Н.В. | Laser device containing optically pumped laser with elongated resonator |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2010151134A (en) | 2012-06-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TWI569549B (en) | Laser structure, semiconductor laser structure and method of operating a laser structure | |
EP0571533B1 (en) | External cavity semiconductor laser system | |
US9124064B2 (en) | Ultrashort pulse microchip laser, semiconductor laser, and pump method for thin laser media | |
US10153616B2 (en) | Electron beam pumped vertical cavity surface emitting laser | |
CN103326240B (en) | Merge the surface emitting laser of third reflector | |
US7548569B2 (en) | High-power optically end-pumped external-cavity semiconductor laser | |
JP2009533848A (en) | Optoelectronic semiconductor module | |
RU2461932C2 (en) | Semiconductor disc laser | |
US20070160102A1 (en) | Vertically emitting, optically pumped semiconductor laser comprising an external resonator | |
US6898230B2 (en) | Solid state laser device and solid state laser device system | |
US20080212630A1 (en) | Laser apparatus | |
Beyertt et al. | Efficient gallium–arsenide disk laser | |
US12255432B2 (en) | Stable UV laser | |
Rosener et al. | GaSb-based optically pumped semiconductor disk laser using multiple gain elements | |
US9106053B2 (en) | Distributed feedback surface emitting laser | |
CN116995534A (en) | A parallel-coupled self-imaging external cavity coherent array semiconductor laser and its preparation method | |
US9716364B2 (en) | Optically pumped semiconductor disk laser | |
EP2325955A1 (en) | Resonant cavity optically pumped laser and method of operating the same | |
US20070036194A1 (en) | Excimer-lamp pumped semiconductor laser | |
RU2525665C2 (en) | Laser electron-beam tube | |
Smith et al. | GaN diode-pumping of red semiconductor disk laser | |
RU2408119C2 (en) | Semiconductor laser | |
Kozlovsky et al. | InGaAs/GaAs Multiple-Quantum-Well Semiconductor Disk Laser Pumped With Electron Beam | |
JP2834757B2 (en) | Light emitting device and method of manufacturing the same | |
JP2006005361A (en) | Semiconductor laser device generating several wavelengths and laser pumping element for the semiconductor laser device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20151215 |