Схемы оптической накачки

Спиральная лампа

 

Выбранная в историческом эксперименте Меймана схема накачки легко осуществима. Спиралеобразная лампа-вспышка окружает рубиновый стержень. Такая конфигурация обеспечивает равномерное освещение стержня, но КПД накачки, конечно, невысокий, т.к. большая часть света излучается наружу и не участвует в процессе накачки. Поэтому при такой схеме лазерный порог генерации крайне высок.

Поскольку спиральные лампы-вспышки достать не просто, можно использовать одновитковые лампы-вспышки или даже U-образные, которые расположены друг за другом в ряд вокруг лазерного стержня.

 

Эллиптическая камера накачки

 

 

Максимальный КПД накачки и минимальный порог лазерной генерации дает эллиптическая камера накачки. Внутри зеркальной камеры эллиптического профиля на фокальных линиях размещаются лазерный стержень и лампа накачки. При этом почти весь свет от лампы накачки попадает на лазерный стержень. Для самодельного изготовления такой конструкции можно использовать тонкостенную алюминиевую трубку, внутренняя поверхность которой полируется до зеркального блеска, и вся трубка сжимается в тисках до образования нужного эксцентриситета. Максимальный КПД накачки достигается при минимальном расстоянии между фокальными линиями эллипса, т.е. при минимальном эксцентриситете.

 

Плотная компоновка

 

Весьма простой является схема накачки при расположении лазерного стержня и лампы накачки вплотную друг к другу. При этом вокруг лампы и стержня обворачивается зеркальная алюминиевая фольга. КПД накачки в этом случае несколько ниже, чем при использовании эллиптической камеры, но выше, чем при накачке спиральной лампой. Плотную компоновку можно улучшить, применив две или несколько ламп накачек, которые симметрично расположены вокруг лазерного стержня. В случае использования ламп-вспышек алюминиевая фольга может служить поджигающим разряд электродом. В такой конфигурации несколько проблематично расположить зеркала резонатора, т,к. лазерный стержень и лампа накачки находятся очень близко друг к другу. Самым простым выходом будет напыление зеркальных слоев непосредственно на торцы лазерного стержня или наклеивание зеркал на торцы стержня.

 

Коаксиальная схема накачки

 

 

В редких случаях для накачки твердотельных лазеров применяют коаксиальную лампу. Несмотря на это, такая схема, используемая для накачки лазеров на красителях, будет интересна и для накачки самодельного рубинового лазера. Самодельная лампа-вспышка состоит из двух вложенных друг в друга кварцевых трубок, которые герметизируются с обоих торцов электродами. Во внутреннюю трубку вставляется рубиновый стержень. Лампа работает на воздухе, давление которого составляет несколько сот миллибар.

Самодельная лампа-вспышка подключается к блоку питания, схема которого может иметь различные варианты. На рисунках ниже приведены лишь некоторые.