Активний елемент твердотільного квантового підсилювача
Номер патенту: 49538
Опубліковано: 26.04.2010
Автори: Сидоренко Юрій Григорович, Сидоров Георгій Борисович, Тимошенко Андрій Миколайович, Бейлін Георгій Володимирович
Формула / Реферат
1. Активний елемент твердотільного квантового підсилювача, виготовлений у вигляді основного робочого об'єму, що має форму багатогранника, виконаного з можливістю утворення повного внутрішнього відбиття робочого пучка у об'ємі, який відрізняється тим, що активний елемент доповнений компенсуючим робочим об'ємом, призначеним для компенсації спотворень робочого пучка, які виникають через градієнт температури у активному елементі через залежність показника заломлювання речовини активного елемента і його лінійних розмірів від температури, а площина грані компенсуючого робочого об'єму, призначеної для відбиття робочого пучка, є ортогональною до площини, призначеної для відбиття робочого пучка у основному робочому об'ємі, а грані, призначені для накачки у основному і у компенсуючому робочих об'ємах, розташовані ортогонально.
2. Активний елемент твердотільного квантового підсилювача за п. 1, який відрізняється тим, що виготовлений у вигляді послідовно встановлених щонайменше двох пар робочих об'ємів, кожна з яких містить основний та компенсуючий робочі об'єми.
Текст
1. Активний елемент твердотільного квантового підсилювача, виготовлений у вигляді основного робочого об'єму, що має форму багатогранника, виконаного з можливістю утворення повного внутрішнього відбиття робочого пучка у об'ємі, який відрізняється тим, що активний елемент доповнений компенсуючим робочим об'ємом, призначе 3 би дозволив отримати більш однорідний і контрольований профіль підсилення робочого пучка за рахунок створення умов для автоматичної компенсації у ньому термооптичних спотворень. Пропонований, як і відомий активний елемент твердотільного квантового підсилювача, виготовлений у вигляді основного робочого об'єму, що має форму багатогранника, виконаного з можливістю утворення повного внутрішнього відбиття робочого пучка у об'ємі, а, відповідно до винаходу, активний елемент доповнений компенсуючим робочим об'ємом, призначеним для компенсації спотворень робочого пучка, які виникають через градієнт температури у активному елементі через залежність показника заломлювання речовини активного елемента і його лінійних розмірів від температури, а площина грані компенсуючого робочого об'єму, призначеної для відбиття робочого пучка є ортогональною до площини, призначеної для відбиття робочого пучка у основному робочому об'ємі, а грані, призначені для накачки у основному і у компенсуючому робочих об'ємах, розташовані ортогонально. Особливістю пропонованого пристрою є і те, що активний елемент твердотільного квантового підсилювача виготовлений у вигляді послідовно встановлених, щонайменше двох пар робочих об'ємів, кожна з яких містить основний та компенсуючий робочі об'єми. Новий технічний результат, одержаний у результаті використання пропонованої корисної моделі - створення умов для автоматичної компенсації у активному елементі твердотільного квантового підсилювача термооптичних спотворень, які виникають через градієнт температури у активному елементі через залежність показника заломлювання речовини активного елемента і його лінійних розмірів від температури. У відомих технічних рішеннях авторами не виявлені активні елементи з пропонованою сукупністю суттєвих ознак, що дозволяє стверджувати пропонований пристрій відповідає критерію "новизна". Окрім сказаного, в досліджених технічних рішеннях, що увійшли до "рівня техніки", авторами не виявлено такого впливу сукупності суттєвих ознак на досягнення такого ж технічного результату, як і від сукупності суттєвих ознак пропонованого пристрою, а саме, можливості отримати більш однорідний і контрольований профіль підсилення робочого пучка за рахунок створення умов для автоматичної компенсації у компенсуючому робочому об'ємі активного елемента спотворень, що вносяться у робочий пучок при його проходженні попереднього - основного робочого об'єму активного елемента. Пропонований пристрій направлений, зокрема, на створення інверсії населеності активного середовища з її оптимальним розподіленням по перерізу робочого пучка. Оптичне випромінювання накачки поглинає у активному середовищі через одночасну дію двох механізмів поглинання, а саме, дисипативні втрати та резонансного поглинання під час взаємодії з 49538 4 атомами активного елемента (активних елементів). Але при подальшому викладенні опису пропонованої корисної моделі будемо враховувати лише резонансне поглинання. Процес резонансного поглинання накачки розпочинається на вхідній (для випромінювання накачки) грані активного елемента й має експоненціальний характер, що описують залежністю типу: Р = Ро ЕХР (-ah), де: а - коефіцієнт поглинання (переріз поглинання); - h - довжина взаємодії вздовж напрямку розповсюдження випромінювання накачки; - Р - залишкова потужність випромінювання накачки в середовищі на глибині h. Величина коефіцієнта поглинання залежить від речовини активної домішки та її концентрації й для розповсюджених активних середовищ перебувають у межах від 1 до 100 обернених сантиметрів. Це приводить до того, що переважна частина енергії джерела накачки поглинається у приповерхневому шарі активного середовища на глибині від часток до кількох десятків міліметрів від поверхні вхідної грані, через яку виконують накачку. Частина поглинутої енергії, за рахунок безвипромінюваних переходів електронів атомів активної домішки на основний рівень з виділенням тепла, підвищує температуру активного середовища. Зрозуміло, що підвищення температури активного середовища у будь-якій точці активного елемента пропорційне ступеню поглинання енергії випромінювання джерела накачки у цій точці. Це свідчить про те, що у об'ємі активного елемента встановлюється розподілення температури (градієнт температури), яке в ідеальному випадку, також як і поглинання, має експоненціальний характер і орієнтоване у напрямку розповсюдження випромінювання накачки. Саме по собі підвищення температури активного середовища є негативним фактором і звичайно приводить до зменшення квантового підсилення активного елемента у інших незмінюваних умовах. Цей фактор є важливим й потребує зменшення і стабілізації температури активного елемента. Зменшення і стабілізацію температури активного середовища виконують шляхом відведення тепла від активного елемента. Відведення тепла від активного елемента (як і його накачка) може бути виконана лише через грань (грані) активного елемента шляхом організації теплового контакту між тепловим адсорбером (холодильником) і відповідною гранню (гранями) активного елемента. При такому способі відведення тепла досягають максимальної ефективності охолодження поверхні грані, що стикується з холодильником. Ділянки об'єму активного середовища, віддалених від холодильника всередину активного елемента охолоджуються набагато менше в залежності від відстані до холодильника, різницею температур між охолоджуваною точкою об'єму і поверхнею холодильника, а також від коефіцієнта 5 теплопровідності матеріалу активного середовища. В результаті встановлення динамічної рівноваги між кількістю теплової енергії, що надходить до об'єму АЕ від джерела накачки та кількістю теплової енергії, яку відводять на холодильник, температура активного середовища стабілізується на визначеному рівні, але виникає нерівномірність розподілення температури (градієнт температури) у об'ємі АЕ, включаючи робочий об'єм, через який проходить робочий пучок. Градієнт температури у робочому об'ємі АЕ є основною причиною, яка приводить до оптичних спотворень робочого пучка на шляху його розповсюдження у АЕ. Пропонована корисна модель направлена на створення умов для автоматичної компенсації термооптичних спотворень, що виникають внаслідок градієнта температури у робочому об'ємі АЕ. Уявимо паралельний оптичний пучок у вигляді набору окремих променів. Хвильовий фронт такого пучка являє собою площину перпендикулярну осі пучка. При розповсюдження такого пучка у оптично ізотропному середовищі зміни фазових швидкостей окремих променів по перерізу не відбувається, хвильовий фронт залишається плоским, а напрямок розповсюдження хвильового фронту залишається незмінним у межах всієї довжини ізотропного оптичного середовища. Якщо такий пучок світла пропустити через середовище, в якому присутній лінійний монотонний градієнт показника заломлення у напрямку, перпендикулярному до осі пучка, то це приведе до зміни фазових швидкостей окремих променів пучка, в результаті чого хвильовий фронт буде мати нахил, а спотворення будуть схожими із спотвореннями, що вносить до пучка оптичний клин (з деякими припущеннями). Якщо ж градієнт показника заломлення упоперек пучка має нелінійний характер, то спотворення хвильового фронту будуть більш складними - хвильовий фронт не буде являти плоску поверхню, а пучок отримає певне розходження. Дія теплового розширення у твердому тілі при нерівномірному розподіленні температури у активному елементі може призвести до зміни форми активного елемента і до оптичних спотворень через зміну його форми. Обидва види термооптичних спотворень, як правило, присутні у активному елементі реального твердотільного квантового підсилювача з оптичною накачкою і охолодженням активного елемента через одну чи кілька граней. Відомі такі способи зменшення термооптичних спотворень. Суть одного способу полягає у зменшенні нерівномірності розподілення температури у об'ємі активного елемента. Суть другого способу полягає у створенні додаткових спотворень оптичного пучка з метою компенсації спотворень оптичного пучка, які виникнуть у активному елементі в робочих умовах. Такі додаткові спотворення можна створити або шляхом використання додаткових оптичних елементів (лінза, клин), або за рахунок відповідного профі 49538 6 лювання форми (надання певного нахилу чи кривизни робочим граням) активного елемента. Пропонований пристрій призначений для створення умов для автоматичної компенсації спотворень оптичного пучка всередині активного елементу шляхом послідовної компенсації у наступних ділянках робочого об'єму активного елемента спотворень, що вносяться у робочий пучок при його проходженні попередніх ділянок робочого об'єму активного елемента. При цьому застосовують спеціальну форму активного елемента для створення визначеної траєкторії робочого пучка у об'ємі активного елемента, механізмів накачки та охолодження активного елемента. Суть пропонованої корисної моделі пояснюється схематичними кресленнями, де на Фіг.1 показано варіант форми пропонованого АЕ і результуючий профіль підсилення на виході робочого пучка з компенсуючого робочого об'єму; на Фіг.2 показано конструкцію пропонованого АЕ у вигляді восьмигранної призми; на Фіг.3 показана варіант системи охолодження АЕ, зображеного на Фіг.3; на Фіг.4 показано ще один варіант системи охолодження АЕ, зображеного на Фіг.3; на Фіг.5, 6 і 7 показано ще один варіант конструкції пропонованого АЕ; на Фіг.8 показано траєкторію проходження робочого пучка через об'єм АЕ, показаного на Фіг.5; на Фіг.9 показана схема накачки АЕ, показаного на Фіг.5; на Фіг.10 і 11 показано два варіанти системи охолодження АЕ, зображеного на Фіг.5, 6,7; на Фіг.12 показано приклад застосування квантового підсилювача на АЕ, зображеному на Фіг.5, 6, 7; на Фіг.13 показано послідовне включення квантових підсилювачів на АЕ, зображеному на Фіг.5, 6, 7. Пропонований АЕ твердотільного квантового підсилювача (Фіг.1), виготовлений у вигляді двох робочих об'ємів - першого 1 і другого 2, кожний з яких має форму багатогранника. Згадані багатогранники сполучені між собою з можливістю утворення повного внутрішнього відбиття робочого пучка 3, обмеженого границями 4, 5, 6 та 7 у кожному об'ємі. Перший робочий об'єм 1 є основним, другий - 2 компенсуючим і призначеним для компенсації спотворень робочого пучка, які виникають через градієнт температури у АЕ через залежність показника заломлювання речовини АЕ і його лінійних розмірів від температури. При цьому площина грані 8 компенсуючого об'єму 1, призначеної для відбиття робочого пучка 3 є ортогональною до площини 9, призначеної для відбиття робочого пучка 3 у основному робочому об'ємі 1. Грані, відповідно 9 і 8, призначені для накачки у основному 1 і у компенсуючому 2 об'ємах, розташовані ортогонально. Також ортогонально розташовані волнові фронти випромінювання накачки 10 і 11 для першого 1 та другого 2 робочих об'ємів відповідно. Вихідний пучок має розподіл щільності потужності 12. 7 Серед можливих форм активних елементів є форма багатогранника з кількістю граней від п'яти і більше з різним співвідношенням розмірів граней. Пропонована конструкція стосується саме таких типів активних елементів. Пропонований активний елемент (Фіг.2), в якому реалізовано корекцію профілю підсилення, має форму восьмигранної призми, в якій грань FAGO - 13 є вхідною, а грань NDEP - 14 є вихідною для робочого пучка 3. Робочий пучок 3 відбивається від граней призми тричі: від верхньої грані - 15, від грані ВСМН - 16 та від нижньої грані 17. Охолодження активного елемента, зображеного на Фіг.2 можна здійснити конвекційним способом так, як це показано на Фіг.3. Для охолодження активного елемента 18, зображеного на Фіг.2 застосовують два теплових адсорбери 19 і 20, між якими затиснутий активний елемент 18. Джерела накачки 21 і 22 встановлені на поверхнях теплових адсорберів 19 і 20. Для охолодження активного елемента 18, зображеного на Фіг.2, може бути використана у якості хладоагенту рідина, що циркулює через камеру, зображену на Фіг.4. Ця камера має два кварцових вікна, через які здійснюють накачку від джерел 21 та 22. Вхідна й вихідна грані активного елемента виходять за межі камери. Збільшення потужності квантового підсилювача можна здійснити і за допомогою активного елемента, креслення якого наведені на Фіг.5, 6 і 7. На Фіг.5 і 6 показано вигляд АЕ зверху та ззаду, а також наведені літерні позначення його розмірів. На Фіг.7 показано вигляд АЕ збоку. Траєкторія проходження робочого пучка через об'єм АЕ, зображеного на Фіг.5, 6, 7, показана на Фіг.9. Верхня і нижня грані АЕ позначені позиціями 23 ти 24 відповідно, є паралельними і лежать у площині паралельній XZ. Задня грань, позначена позицією 25, лежить у площині, паралельній XY. Передня вхідна і передня вихідна грані, позначені позиціями 26 і 27 відповідно мають нахил до площини XY, який задають при виготовленні АЕ. Величина нахилу залежить від поставленої задачі і визначається під час проектування квантового підсилювача. Бокові грані, позначені позиціями 28, 29, 30 і 31, мають розрахункові нахили відносно площин XY та YZ. Розмір АЕ в напрямку осі X називають товщиною АЕ, позначають літерою Н і задають під час розрахунку АЕ. Як другий характерний розмір, що визначає ширину АЕ використовують відстань між точками 29 і 30 та 28 і 31 у площині XY , яку задають при проектуванні квантового підсилювача. Стрілки на площинах робочих граней вказують місця входу, виходу і внутрішнього ПВВ робочого пучка від граней АЕ. На Фіг.9 показана схема накачки АЕ, показаного на Фіг.5, 6, 7. Джерела накачки 32, 33, 34, 35, 36, 37 і 38 розташовані так, щоб освітлювати кожну зону, де відбувається ПВВ робочого пучка. 49538 8 Охолодження АЕ, показаного на Фіг.5, 6, 7, можна здійснювати конвекційним способом, як показано на Фіг.10. Тут нижній та верхній теплові адсорбери позначені позиціями 39 та 40 відповідно. У кожному з них є вікно для джерел накачки: вікно верхнього адсорбера позначено позицією 41. Між адсорберами зажато АЕ 42, виконаний за кресленнями Фіг.5, 6, 7. Більш ефективним є охолодження за допомогою охолоджувальної рідини. В цьому випадку АЕ розміщають в герметичному боксі 43, як показано на Фіг.11. Вхідна і вихідна грані АЕ знаходяться поза боксом. Накачку здійснюють через кварцові вікна 41. Два приклади використання квантового підсилювача на АЕ 45, зображеного на Фіг.5, 6, 7, показані на Фіг.12 і 13. На них зображені поворотні дзеркала 44, активні елементи з охолоджувачами 45, циліндричний телескоп 46, вихідне дзеркало 47 та глухе дзеркало 48. Величина робочого об'єму активного елемента, речовина активного середовища, речовина активної добавки, а також її концентрація в активному середовищі визначають коефіцієнт квантового підсилення. Зокрема форма АЕ, співвідношення зовнішніх розмірів, кількість, розмір і розташування граней АЕ вибирають такими, що б забезпечити проходження робочого пучка 3 (Фіг.1) через АЕ, а також здійснити накачку робочого об'єму та охолодження АЕ. Для твердотільних квантових підсилювачів (лазерів на твердому тілі) основним способом накачки є оптична накачка. Оптичну накачку твердотільного активного елемента здійснюють лише ззовні АЕ через одну чи кілька його граней. Під час накачки АЕ основною задачею є створення інверсії населеності активного середовища у робочому об'ємі АЕ. За межами робочого об'єму інверсія населеності активного середовища не потрібна, а тому ділянку накачки необхідно узгоджувати з робочим об'ємом АЕ. З точки зору збереження якості і зменшення спотворень робочого пучка 3 на виході лазера визначальним є профіль підсилення 12, який являє собою розподілення коефіцієнта підсилення у поперечному перерізі робочого пучка 3. Пропонований пристрій працює так. Робочий пучок 3 (Фіг.1) вводять до пропонованого АЕ через одну з граней першого робочого об'єму 1, де він піддається, щонайменше одному ПВВ від верхньої грані першого робочого об'єму 1. Далі робочий пучок поступає до другого (компенсую чого) робочого об'єму 2, де він піддається ще при наймі одному ПВВ від грані робочого об'єму 2. При цьому ПВВ робочого пучка 3 у першому та другому об'ємах лежать у взаємно ортогональних площинах. Накачку АЕ виконують поданням відповідних променів до робочих об'ємів 1 і 2 від окремих джерел через грані, на яких робочий пучок зазнав ПВВ. Хвильові фронти випромінювання накачки 10 і 11 є ортогональними один до другого. 9 Квантове підсилення робочого пучка 3, яке здійснюється за рахунок взаємодії робочого пучка 3 с речовиною активного середовища квантового підсилювача в основному об'ємі 1, призводить до спотворень робочого пучка, а таке ж підсилення у компенсуючому об'ємі 2 компенсує ці спотворення. Результатом такої компенсації є симетричний відносно осі X розподіл щільності потужності 12. Речовина активного середовища твердотільного квантового підсилювача складається з основи і активної добавки, що мають визначене співвідношення і у подальшому описі називатиметься активним середовищем. Робочий об'єм, як правило, менший за загальний об'єм АЕ і являє собою певну ділянку у об'ємі активного елемента, де перехрещуються робочий пучок 3 і пучки випромінювання з джерел накачки 10 і 11. Форма АЕ, траєкторія робочого пучка 3 в об'ємі АЕ, спосіб накачки робочого об'єму та спосіб охолодження робочого об'єму АЕ суттєво впливають на основні параметри квантового підсилювача. Пропонований активний елемент (Фіг.2), в якому реалізовано корекцію профілю підсилення, має форму восьмигранної призми. Робочий пучок проходить до об'єму у точці 13 вхідної грані DEPN під кутом, який забезпечує його ПВВ у точці 16 від площини верхньої грані DEFABC. Грань МСВН є службовою, а нахил грані вибирають так, щоб робочий пучок після відбиття у точці 16 був направлений до точки 17 бокової грані ABHG. Значення кутів падіння робочого пучка у точці 15 і у точці 17 є рівними. Площини падіння робочого пучка у точках 15 і 17 - взаємно ортогональні. Підсилення робочого пучка 3 здійснюється у двох робочих об'ємах, що стикуються із гранями ABHG та DEFABC. Робочі об'єми накачують окремими джерелами накачки пучками з плоским хвильовим фронтом 10 і 11 поблизу точок, де відбувається ПВВ робочого пучка 3. Випромінювання джерел накачки направлене по нормалі до площин граней, де відбувається ПВВ робочого пучка 3, а оптичні осі пучків накачки взаємно ортогональні. Для охолодження активного елемента 26, зображеного на Фіг.2, конвекційним способом застосовують два теплових адсорбери 23 і 29 (Фіг.3), між якими затиснутий активний елемент 18. Тепловий контакт між поверхнями активного елемента і адсорберів забезпечується за рахунок металевих чи полімерних прокладок, які мають високий коефіцієнт теплопровідності. Наявність таких прокладок також зменшує ризик теплового руйнування активного елемента. Для охолодження джерел накачки 27 і 30 вони встановлені також на поверхнях теплових адсорберів 23 і 29. Такий спосіб охолодження АЕ може бути використаний для створення квантових підсилювачів і лазерів у діапазоні потужностей до 30Вт. В більш потужних лазерах для охолодження активного елемента 26, зображеного на Фіг.2, має 49538 10 бути використана охоложувальна рідина, яку прокачують через спеціальну камеру, зображену на Фіг.4 Матеріли камери і хладагенту вибирають з умов забезпечення ПВВ на робочих гранях активного елемента. Такий спосіб і пристрій для охолодження активного елемента забезпечує мінімальні термооптичні спотворення робочого пучка й може бути використаний для створення квантових підсилювачів і лазерів потужністю до 100 Вт. Для збільшення потужності квантового підсилювача АЕ повинен мати більше двох робочих об'ємів. Таким є АЕ, креслення якого наведені на Фіг.5, 6 і 7. Основні параметри такого активного елемента визначаються з таких залежностей: 2 a град 2 D b град C 2 ctg 4 d b 2C D L 1 cttg L e 2 arctg D G 2 arctg 4 b 2 4 Величини В та Н задають при розрахунку розмірів АЕ й залежать від застосованої схеми накачки і охолодження АЕ, при цьому В/Н має бути не менше 4. Траєкторія проходження робочого пучка через об'єм цього активного елемента показана на Фіг.8. Робочий пучок 3 входить до АЕ через вхідну грань (точка 27) по нормалі чи під кутом. Робочий пучок 3 на ділянці від точки 26 до точки 30 лежить у площині, паралельній площині XZ. Точка 30 знаходиться на першій боковій грані, яка має відповідні кути нахилу у системі координат АЕ, на якій робочий пучок зазнає першого ПВВ. Ця грань має нахил відносно площин XZ та XY, так, що відбитий на ній пучок направляється до верхньої грані у точку 23. На верхній грані робочий пучок зазнає другого ПВВ і далі направляється у точку 28. Точка 28 знаходиться на другій бокові грані, яка також має відповідні кути нахилу у системі координат АЕ, на якій у точці 28 робочий пучок зазнає третього ПВВ. Далі пучок 3 знову розповсюджується у площині, паралельній XZ по направленню до точки 25 на задній грані АЕ. В результаті ПВВ на задній грані АЕ робочий пучок 3 у площині, паралельній XZ, скеровується у точку 31 на боковій третьої грані АЕ. 11 Через нахил третьої грані (точка 31-30) робочий пучок 3 направляється до нижньої грані у току 24, де знову зазнає ПВВ й направляється до четвертої бокової грани у точку 29. Відбитий від четвертої грані у точці 29, робочий пучок 3 виходить через вихідну грань у точці 27 у площині, паралельній XZ. Таким чином, робочий пучок 3 відбивається від семи граней АЕ й на кожну з них необхідно здійснювати накачку. Схема накачки АЕ, зображеного на Фіг.5, 6, 7, показана на Фіг.9. Накачку здійснюють через кожну грань поблизу кожної точки, де робочий пучок зазнає ПВВ. Поздовжня вісь пучка кожного джерела накачки лежить у площині відбиття робочого пучка, яка (площина) у кожній точці має своє значення нахилу до основних площин системи координат АЕ. Траєкторії робочого пучка всередині АЕ і схеми накачки АЕ узгоджують так, що всі джерела накачки 32, 33, 34, 35, 36, 37 та 38 є еквівалентними. Така схема накачки дозволяє використовувати два джерела накачки (33 і 35) для коригування профілю робочого пучка, тобто сумарного підсилення по перерізу пучка у площині, паралельній площині YZ. При такій схемі джерела накачки 32, 34, 36, 37 і 38 є основними, а джерела 33 і 35 допоміжними. В залежності від потрібної потужності квантового підсилювача і робочого пучка потрібної якості кількість джерел накачки може бути зменшена. Охолодження АЕ, зображеного на Фіг.5, 6, 7, може здійснюватися конвекційним способом або за допомогою охолоджувальної рідини. Конструкція конвекційного охолоджувача наведена на Фіг.10. Тепло від АЕ 42 відбирають теплові адсорбери 39 і 40, кожен з котрих мають вікна для допоміжних джерел накачки 41 (вікно нижнього адсорбера 39 не показано). Пучки основних джерел накачки вводять через відкриті бокові грані АЕ 42-39. Такий спосіб охолодження АЕ можна застосувати для створення квантових підсилювачів і лазерів в діапазоні потужностей до 200 Вт. Максимальна ефективність охолодження досягається використанням системи рідинного охолодження, показаній на Фіг.11. АЕ 42 розміщують у герметичному боксі 43 так, що вхідна і вихідна грані АЕ виходять за межі боксу. 49538 12 АЕ закріплюють з використанням елементів гідроущільнення лише у передній частині боксу. Задню частина АЕ всередині боксу не закріплюють. Основну накачку здійснюють через бокові вікна 41 у бокових стінках боксу (одне з вікон не показане). Накачку з компенсуючих джерел виконують через вікна 41, які розташовані на верхній і нижній поверхнях боксу (одне з вікон не показане). Холодоагент вибирають з розрахунку щоб не порушувати умов ПВВ при проходженні робочого пучка у об'ємі АЕ. Такий спосіб охолодження АЕ може бути використаний для створення квантових підсилювачів і лазерів у діапазону потужностей до 1000Вт і більше. Приклад застосування одного квантового підсилювача на АЕ, зображеного на Фіг.5, 6, 7, показаний на Фіг.12. Глухе 48 та вихідне 47 дзеркала створюють резонатор, а поворотні дзеркала 44 спрямовують робочий пучок до АЕ 45. Стандартним способом підвищення потужності квантових підсилювачів і генераторів є збільшення робочого об'єму, в якому здійснюється підсилення робочого пучка. Таке збільшення, як правило, здійснюють шляхом збільшення перерізу робочого об'єму чи/або довжини робочого об'єму. Для збільшення робочого об'єму квантового генератора на АЕ 45, показаному на Фіг.12, застосовують циліндричний телескоп 46. Послідовне з'єднання квантових підсилювачів, з використанням пропонованого АЕ, зображеного на Фіг.5, 6, 7, що виготовлений у вигляді послідовно встановлених, щонайменше двох пар робочих об'ємів, кожна з яких містить основний та компенсуючий робочі об'єми, показане на Фіг.13, дозволяє суттєво підвищити потужність квантових підсилювачів і генераторів. Зважаючи на викладене, можна зробити висновок - пропонований пристрій надає можливість отримати більш однорідний і контрольований профіль підсилення робочого пучка за рахунок створення умов для автоматичної компенсації у компенсуючому робочому об'ємі активного елемента спотворень, що вносяться у робочий пучок при його проходженні попереднього - основного робочого об'єму активного елемента. 13 49538 14 15 Комп’ютерна верстка Л. Купенко 49538 Підписне 16 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601
ДивитисяДодаткова інформація
Назва патенту англійськоюActive element of solid-state quantum amplifier
Автори англійськоюSidorenko Yurii Hryhorovych, Sidorov Heorhii Borysovych, Beilin Heorhii Volodymyrovych, Tymoshenko Andrii Mykolaiovych
Назва патенту російськоюАктивный элемент твердотельного квантового усилителя
Автори російськоюСидоренко Юрий Григорьевич, Сидоров Георгий Борисович, Бейлин Георгий Владимирович, Тимошенко Андрей Николаевич
МПК / Мітки
МПК: H01S 3/16
Мітки: квантового, твердотільного, елемент, підсилювача, активний
Код посилання
<a href="https://ua.patents.su/8-49538-aktivnijj-element-tverdotilnogo-kvantovogo-pidsilyuvacha.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Активний елемент твердотільного квантового підсилювача</a>
Попередній патент: Спосіб очищення дифузійного соку при переробці цукрового буряка та цукрової тростини
Наступний патент: Автомобільна газозаправна станція
Випадковий патент: Відцентровий насос