Лазер с оптическим параметрическим генератором

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Открытое акционерное общество Пеленг(72) Авторы Красковский Андрей Сергеевич Михайлов Юрий Тимофеевич Немененок Александр Иванович Тареев Анатолий Михайлович Титовец Сергей Николаевич Топленикова Татьяна Васильевна(73) Патентообладатель Открытое акционерное общество Пеленг(57) Лазер с оптическим параметрическим генератором, включающий глухое зеркало и выходное зеркало, образующие лазерный резонатор, в котором установлены оптически связанные активный элемент, оптическое устройство для изменения направления оси лазерного резонатора, внутреннее зеркало, образующее с выходным зеркалом вторичный внутренний резонатор, в котором расположен нелинейный кристалл, отличающийся тем,что содержит оптический компенсатор, расположенный между активным элементом и внутренним зеркалом и выполненный в виде двух оптических клиньев, установленных с возможностью поворота вокруг оси лазерного резонатора. 67552010.10.30 Полезная модель относится к оптическому приборостроению, в частности к устройствам для параметрической генерации излучения, и может быть использована для создания источников направленного излучения. Известен лазер с оптическим параметрическим генератором (ЛОПГ) 1, включающий образованный глухим сферическим зеркалом и плоским выходным зеркалом лазерный резонатор, в котором установлены оптически связанные активный элемент, плоское внутреннее зеркало, образующее с выходным зеркалом вторичный внутренний резонатор,поляризатор, установленный между плоским внутренним и глухим сферическим зеркалами, кристалл КТР (титанила фосфата калия или 4), имеющий плоскопараллельные рабочие грани и расположенный во вторичном внутреннем резонаторе, причем коэффициент отражения плоского выходного зеркала для выходного излучения оптического параметрического генератора находится в пределах от 0,1 до 0,8. Такой ЛОПГ с расположением оптических элементов в одну линию позволяет получить максимальный КПД, однако имеет и максимальную длину. Меньшую длину имеет ЛОПГ 2, являющийся наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату и выбранный в качестве прототипа. ЛОПГ включает глухое зеркало и выходное зеркало, образующие лазерный резонатор,в котором установлены оптически связанные активный элемент, оптическое устройство для изменения направления оси лазерного резонатора, внутреннее зеркало, образующее с выходным зеркалом вторичный внутренний резонатор, в котором расположен нелинейный кристалл, а также поляризатор, установленный между активным элементом и глухим зеркалами. Коэффициент отражения выходного зеркала для выходного излучения оптического параметрического генератора (ОПГ) находится в пределах от 0,4 до 0,8. Однако наличие в резонаторе оптического устройства для изменения направления оси лазерного резонатора предъявляет повышенные требования к стабильности юстировки лазерного резонатора. Задачей полезной модели является повышение стабильности юстировки лазерного резонатора излучателя ЛОПГ. Сущность полезной модели заключается в том, что лазер с оптическим параметрическим генератором, включающий глухое зеркало и выходное зеркало, образующие лазерный резонатор, в котором установлены оптически связанные активный элемент,оптическое устройство для изменения направления оси лазерного резонатора, внутреннее зеркало, образующее с выходным зеркалом вторичный внутренний резонатор, в котором расположен нелинейный кристалл, в отличие от прототипа, содержит оптический компенсатор, расположенный между активным элементом и внутренним зеркалом и выполненный в виде двух оптических клиньев, установленных с возможностью поворота вокруг оси лазерного резонатора. Наличие оптического компенсатора, расположенного между активным элементом и внутренним зеркалом и выполненного в виде двух оптических клиньев, установленных с возможностью поворота вокруг оси лазерного резонатора, позволяет повысить стабильность юстировки лазерного резонатора ЛОПГ. Полезная модель поясняется фигурой. На фигуре представлена схема ЛОПГ. ЛОПГ включает глухое зеркало 1 и выходное зеркало 2, образующие лазерный резонатор, в котором установлены оптически связанные активный элемент 3, оптическое устройство 4 для изменения направления оси лазерного резонатора, внутреннее зеркало 5,образующее с выходным зеркалом 2 вторичный внутренний резонатор, в котором расположен нелинейный кристалл КТР 6, а также расположенные между активным элементом 3 и глухим зеркалом 1 поляризатор 7 и затвор 8. ЛОПГ снабжен оптическим компенсатором 9, выполненным в виде двух оптических клиньев 10 и 11, оптически связанных с оптическими элементами резонатора лазера и 2 67552010.10.30 установленных между активным элементом 3 и внутренним зеркалом 5 с возможностью поворота вокруг оси лазерного резонатора. Глухое зеркало 1 имеет коэффициент отражения 0,99 для излучения лазера в области длин волн 1,06 мкм. Выходное зеркало 2 изготовлено из кварцевого стекла КИ или КУ и выполнено в виде плоского зеркала, являющегося глухим для излучения лазера с 1,06 мкм (коэффициент отражения 0,99) и пропускающим выходное излучение ЛОПГ с 1,58 мкм. Оно имеет коэффициент отражения 0,6 для выходного излучения ЛОПГ. Активный элемент 3 (465 мм) изготовлен из иттрийалюминиевого граната с неодимом (ИАГ) и позволяет получить длину волны излучения лазера 1,064 мкм. В качестве оптического устройства 4 для изменения направления оси лазерного резонатора использована призма БР-180. Указанное устройство 4 меняет направление оси лазерного резонатора на 180 градусов и установлено между активным элементом 3 и внутренним зеркалом 5. Внутреннее зеркало 5 изготовлено из кварцевого стекла КИ или КУ, выполнено плоским и образует с выходным зеркалом 2 вторичный внутренний резонатор. Внутреннее зеркало 5 пропускает излучение лазера с длиной волны 1,064 мкм и отражает выходное излучение ЛОПГ в области длин волн 1,58 мкм. Во вторичном внутреннем резонаторе установлен нелинейный кристалл 6, изготовленный из двухосного кристалла КТР,плоскопараллельные рабочие грани которого выполнены перпендикулярными главной осииндикатрисы показателей преломления кристалла КТР с точностью 30. Во вторичном внутреннем резонаторе ЛОПГ кристалл КТР 6 расположен так, что указанная осьнаправлена вдоль оптической оси резонатора, вдоль которой на кристалл КТР 6 направлено поляризованное излучение лазера с длиной волны 1,064 мкм, а главная осьиндикатрисы показателей преломления кристалла КТР 6 направлена параллельно плоскопараллельным рабочим граням поляризатора 7. Поляризатор 7 и затвор 8 установлены между активным элементом 3 и глухим зеркалом 1. Поляризатор 7 выполнен в виде тонкой прозрачной пластины из стекла К 8 с плоскопараллельными рабочими гранями и расположен таким образом, что нормаль к плоскопараллельным рабочим граням его составляет с оптической осью лазерного резонатора угол, близкий к углу Брюстера. Электрооптический затвор 8 предназначен для модуляции добротности лазера. Оптический компенсатор 9, оптически связанный с оптическими элементами резонатора лазера, выполнен в виде двух оптических клиньев 10 и 11, установленных между активным элементом 3 и внутренним зеркалом 5 с возможностью поворота вокруг оси лазерного резонатора. Оптические клинья 10 и 11 изготовлены из стекла К 8. ЛОПГ работает следующим образом. Юстировка резонатора производится поворотом оптических клиньев 10 и 11 вокруг оси лазерного резонатора до получения максимальной энергии генерации ЛОПГ. В резонаторе лазера с активным элементом 3 из ИАГ, образованном глухими (для излучения в области длин волн 1,064 мкм) зеркалом 1 и выходным зеркалом 2 (которое является одновременно и выходным для излучения ОПГ с 1,58 мкм), генерируется импульс поляризованного излучения с длиной волны 1,064 мкм и длительностью около 10 нс с расположением электрического векторав плоскости падения излучения на плоскопараллельные рабочие грани поляризатора 7. Это излучение проходит вдоль оптической оси резонатора ЛОПГ через внутреннее зеркало 5 на нелинейный двухосный кристалл КТР 6. В нелинейном кристалле КТР 6 импульсное поляризованное излучение с длиной волны 1,064 мкм параметрически преобразовывается в излучение сигнальной волны с длиной волны в области 1,58 мкм и в излучение холостой волны с длиной волны в 3 67552010.10.30 области 3,3 мкм. Излучение сигнальной волны усиливается в резонаторе, составленном из выходного для излучения ЛОПГ и внутреннего зеркал 2 и 5 соответственно с расположенным между ними кристаллом КТР 6, и выходит наружу через выходное для излучения ЛОПГ зеркало 2. Наличие резонатора ОПГ внутри резонатора лазера накачки позволяет получить высокие плотности мощности накачки в области ОПГ, за счет чего повышается эффективность преобразования в излучение сигнальной волны. Кроме того, многократное отражение излучения сигнальной волны с длиной волны в области 1,58 мкм в резонаторе, составленном из выходного для излучения ОПГ и внутреннего зеркал 2 и 5 соответственно, также позволяет увеличить эффективность преобразования излучения с длиной волны 1,064 мкм в излучение с длиной волны в области 1,58 мкм. При электрической энергии импульса накачки ЛОПГ, равной 7 Дж, энергия импульса излучения с длиной волны в области 1,58 мкм составляет до 25 мДж. Таким образом, обеспечивается повышение стабильности юстировки лазерного резонатора ЛОПГ. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4