186161. lajstromszámú szabadalom • Impulzus üzemű
1 puiáció értékét jelzi (kivilágosodott 12 Q-kapcsoló esetén). Az ábrából lámató, hogy a lézerműködésben az Nd:YAG kristályrúd tengelyéhez közel eső henger alakú tartomány vesz részt, ami a lézer hatásfokát lényegesen csökkenti. Az 5. ábrán a gerjesztés (populáció: n) eloszlása látható matt felületű Nd;YAG kristályban, ugyancsak a kristály o tengelyétől mért r távolság függvényében. A vízszintes szaggatott k vonal a lézer beindulásához szükséges populáció értékét jelzi (kivilágosodott 12 0,-kapcsoló esetére). Ebben az esetben már az Nd:YAG kristály teljes térfogata működik (lézel). A 6. ábra a találmány szerinti Q-kapcsolóval ellátott hordozható szilárdtest lézer egy pádakénti kiviteli alakját mutatja. A gerjesztő 25 fényforrás például egy hengeralakú 26 reflektorban van elhelyezve a LiNdLa 23 foszfátüveg-rúddal együtt, melyek párhuzamosak, tengelyeik egy átmérőn, de aszimmetrikusan fekszenek olymódon, hogy a LiNdLa 23 foszfátüveg-rúd a 26 reflektor falát, a gerjesztő 25 fényforrás a LiNdLa 23foszfátüvegrudat érinti. A LiNdLa 23 foszfátüveg-rúd körkeresztmetszetű polírozott palástú rúd, melynek jobboldali végénél egy közel 100% reflexiójú záró 24 tükör van elhelyezve vagy különállóan és célszerűen állithatóan, vagy közvetlenül a 23 foszfátüveg-rúd végére párologtatva. A gerjesztő 25 fényforrást, mely közönséges fotovillanólámpa, a 27 tápforrás villantja fel, és a fényt a hengeralakú 26 reflektor koncentrálja a LiNdLa 23 foszfátüveg-rúdba. így jön létre a lézerműködéshez szükséges populáció-inverzió, s az ennek hatására létrejövő fény az állítható LiF/FJ kristály 22 0,kapcsolón és az állítható, részben áteresztő 21 tükrön át a 28 fénysugár formájában hagyja el a lézert. (A 22 0,-kapcsoló külön ultraibolya védelmet nem feltétlenül igényel, ugyanis az ultraibolya fényt már néhány tized mm-en belül elnyeli, s így saját magát védi.) A találmány szerinti szilárdtest lézer gerjesztő 25 fényforrása az ismert speciális gerjesztő 16 fényforrástól eltérően közönséges foto-vülanólámpa, melynek ára töredéke az ismert speciális gerjesztő fényforrásnak. A találmány szerinti gerjesztő 25 fényforrás átmérője is kisebb az ismert fényforrás átmérőjénél, így jobb hatásfokú leképzést tesz lehetővé. A gerjesztő 25 fényforrás fényével gerjesztett LiNd La 23 foszfátüveg-rúdban az Nd koncentrációja 102fl~/cm3 érték fölött, 1022|cm3 érték alatt van, ami a gyakorlati követelményeknek megfelelő Ç) 2-3 mm-es aktív anyag átmérőhöz alkalmas. A polírozott palást a gerjesztés (populáció: n/) eloszlás (Id. 8. ábra) a mattított palásttal (7. ábra) szemben úgy alakítja, hogy az alapmódusú (TEM ) üzemmód előnyben részesüljön a többmódusú üzemmóddal szemben. Ilymódon 1-2-mrad széttartású lézernyaláb alakítható ki, ami az ismert megoldásnál ötször kisebb. A 22 0,-kapcsolóban (LiF-kristály F, színcentrumokkal) a kezdeti 60-80%-os transzmisszió a lézerfény hatására az intenzitáseloszlástól függő sebességgel közel 100%-ra nő _ ez pedig a gerjesztés eloszlását követő intenzitáseloszlást tovább hangsúlyozza, s így további kiemelést jelent az alapmódus számára. A részben áteresztő 21 tükör reflexiójának értékét, akárcsak a 22Q-kapcsoló kezdeti transzmisszióját, annak megfelelően kell megválasztani, hogy adott gerjesztési energia tartományban a rezonátoron belül keringő fényintenzitás-sűrűség ne haladja meg a lézerelemek 2 roncsolódási küszöbét. Ezért nem lehet a részben áteresztő (kilépő 21 tükör reflexióját pl. 80-90%-ra választani, hanem a 40-60%-os reflexió előnyös. U- gyanakkor túl kis reflexió-értéket, 20^30%-ot azért nem választhatunk, mert ehhez az adott gerjesztés mellett - túl nagy kezdeti transzmissziójú (80-90%) 22 Q-kapcsoló kristályra lenne szükség - ez viszont jóval hosszabb (~ 40 ns) lézerimpulzusokat eredményez, ami különösen távmérés esetén hátrányos, hiszen a mérés pontosságát korlátozza. A 7. ábrán a gerjesztés (populáció: n) eloszlása látható mattított palástú LiNdLa foszfátüveg-rüdban az o tengelytől mért r távolság függvényében. A szaggatott k vonal a lézer beindulásához szükséges populáció értékét jelzi kivilágosodott 22 O,-kapcsoló kristály esetén. Látható, hogy a lézermfíködésbén csupán a lézerrúd egy része vesz részt, ami a hatásfokot rontja. A 8. ábrán a gerjesztés (populáció: n) eloszlása látható polírozott palástú LiNdLa foszfátüveg-rúdban az o tengelytől mért r távolság függvényében. A szaggatott k vonal a lézer beindulásához szükséges populáció értékét jelzi kivilágosodott 22 0,-kapcsoló kristály esetére, ebben az esetben az LiNdLa-foszfátüveg lé. zerrúd teljes térfogata lézel, s a gerjesztés eloszlása az alapmódusú intenzitáseloszlására emlékeztet, így biztosítja a 22 Q-kapcsoló LiF/F2/ kristály segítségével az alapmódusú működést. A 9. ábra az LiNdxLaj -foszfátüveg, a találmány szerinti lézer aktív anyaga, Felső lézemívójának az ún. *Fj,2 metastabil állapotnak t élettartamát a találmány szerinti lézerbői kilépző fény i teljesítménysűrűségét és a lézerbe táplált — a működéshez szüksé. ges minimális j energia értékét mutatja az aktív anyag Nd-koncentrációjának függvényében. Külön ki kell emelnünk, hogy miközben a kilépő teljesítmény nő, a beinduláshoz szükséges gerjesztő energia csökken (!). A 10 ábrán a találmány szerinti, 0,-kapcsolóval ellátott hordozható szilárdtest lézer egy további kiviteli alakját láthatjuk. A 37 tápforrás segítségével működtetett gerjesztő 35 fényforrás a LiNdLa 33 foszfátüveg-rúddal párhuzamosan van a hengeralakú 36 reflektorban elhelyezve. A 6. ábrától a megoldás abban különbözik, hogy ebben az esetben a féligáteresztő kilépő 31 tükör, a 32 0,-kapcsoló (LiF/F,/, a LiNdLa 33 foszfátüveg-rúd és annak végén a záró 34 tükör szerves egységet alkot. Dymódon a lézerfej hossza csökken, s ez a kilépő 38 fénysugárban a lézetimpulzus hosszát is csökkenti. A találmány szerinti megoldás előnye az ismert megoldásokkal szemben egyrészt magasabb hatásfoka, másrészt az, hogy az alkalmazott UNdxLa,J[-foszfátüveg, valamint a foto villanólámpa gerjesztő fényforrás ára az ismert megoldásokban használt elemek árának töredéke, s a korlátozott mennyiségben előállítható ismert Nd:YAG kristályokkal szemben az LiNdLa-foszfátüveg szinte korlátlan mennyiségben előállítható. További előny: kis széttartású lézernyaláb előállítása. SZABADALMI IGÉNYPONTOK 1. Impulzus üzemű Q-kapcsolás, hordozható szilárdtest lézer, amelynek megvilágító reflektoron belül a megvilágító reflektor tengely irányában egymás-186.161 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 4
