Скачать PDF файл.

Текст

Смотреть все

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Открытое акционерное общество Пеленг(72) Авторы Красковский Андрей Сергеевич Литвяков Сергей Борисович Михайлов Юрий Тимофеевич Руховец Владимир Васильевич Титовец Сергей Николаевич(73) Патентообладатель Открытое акционерное общество Пеленг(57) 1. Лазер с оптическим параметрическим генератором, включающий образованный глухим сферическим зеркалом и выходным зеркалом лазерный резонатор, в котором установлены оптически связанные активный элемент, внутреннее зеркало, образующее с выходным зеркалом вторичный внутренний резонатор, кристалл КТР, расположенный во вторичном внутреннем резонаторе, поляризатор, установленный между внутренним и глухим сферическим зеркалами, отличающийся тем, что поляризатор выполнен в виде прозрачной пластины с плоскопараллельными рабочими гранями и расположен таким образом, что нормаль к плоскопараллельным рабочим граням поляризатора составляет с оптической осью лазерного резонатора угол, близкий к углу Брюстера, кристалл КТР имеет плоскопараллельные рабочие грани, выполненные перпендикулярными главной осииндикатрисы показателей преломления кристалла КТР, при этом кристалл КТР расположен так, что главная осьиндикатрисы показателей преломления кристалла КТР направлена вдоль оптической оси резонатора, а главная осьиндикатрисы показателей преломления кристалла КТР направлена параллельно плоскопараллельным рабочим граням поляризатора, выходное и внутреннее зеркала выполнены плоскими, причем коэффициент отражения выходного зеркала для выходного излучения оптического параметрического генератора находится в пределах от 0,1 до 0,8. 2. Лазер с оптическим параметрическим генератором по п. 1, отличающийся тем, что на одну плоскопараллельную рабочую грань поляризатора нанесено поляризующее интерференционное покрытие.(56) 1. Рябов С.Г., Торопкин Г.Н., Усольцев И.Ф. Приборы квантовой электроники. - М. Советское радио, 1976. - С. 263-265. 2. Заявка РФ на полезную модель 23020, МПК Н 01 3/00 (прототип). 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 параметрическим генератором света (ПГС) 1, включающий активный элемент из алюмоиттриевого граната с неодимом и электрооптический затвор, находящиеся в лазерном резонаторе, фокусирующую линзу и внешний (по отношению к лазерному резонатору) резонатор ПГС, образованный плоским зеркалом, входным для излучения лазера,и сферическим выходным зеркалом, между которыми расположен нелинейный одноосный кристалл ниобата лития 3. Излучение лазера на алюмоиттриевом гранате с неодимом с длиной волны излучения, равной 1,064 мкм, фокусируется линзой на нелинейном кристалле ниобата лития. Продольная ось кристалла составляет с оптической осьюугол 46. Плоское и сферическое(радиус кривизны 50 мм) зеркала резонатора ПГС расположены вне резонатора лазера накачки на алюмоиттриевом гранате с неодимом, пропускают излучение лазера с 1,064 мкм и имеют высокий коэффициент отражения в диапазоне длин волн около 2,1 мкм. При использовании выходного сферического зеркала с коэффициентом отражения 0,96 на длине волны 2,1 мкм получается излучение ПГС с 2,1 мкм и коэффициентом преобразования 8 от мощности излучения лазера. Более высокую эффективность преобразования электрической энергии накачки в выходное излучение имеет лазер с внутрирезонаторным оптическим параметрическим генератором (ОПГ) 2, являющийся наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату. Лазер включает образованный глухим сферическим зеркалом и выходным зеркалом лазерный резонатор, в котором установлены оптически связанные активный элемент,внутреннее зеркало, образующее с выходным зеркалом вторичный внутренний резонатор,кристалл КТР (титанила фосфата калия или 4), расположенный во вторичном внутреннем резонаторе, поляризатор, установленный между внутренним и глухим сферическим зеркалами, лазерный затвор, призменную поворотную систему. При этом глухое зеркало лазера выполнено сферическим, а выходное зеркало ОПГ имеет коэффициент отражения выходного излучения ОПГ в пределах от 0,4 до 0,8. В этой схеме резонатор ОПГ находится внутри резонатора лазера выходное зеркало ОПГ отражает обратно излучение лазера, а внутреннее зеркало, образующее с выходным зеркалом ОПГ вторичный внутренний резонатор, служит глухим зеркалом ОПГ и пропускает излучение лазера. Излучение лазера заперто в резонаторе лазера, включающем резонатор ОПГ, и внутри этого резонатора достигаются значительно более высокие плотности мощности в области резонатора ОПГ, чем при использовании внешнего резонатора ОПГ,что повышает эффективность преобразования излучения лазера в выходное излучение ОПГ и, соответственно, повышает эффективность преобразования электрической энергии накачки в выходное излучение ОПГ. Наличие призменной поворотной системы в лазерном резонаторе усложняет конструкцию лазера и не позволяет получить максимально высокую эффективность преобразования. Задачей полезной модели является упрощение конструкции и повышение эффективности преобразования излучения лазера. 38712007.10.30 Сущность полезной модели заключается в том, что в лазере с оптическим параметрическим генератором, включающем образованный глухим сферическим зеркалом и выходным зеркалом лазерный резонатор, в котором установлены оптически связанные активный элемент, внутреннее зеркало, образующее с выходным зеркалом вторичный внутренний резонатор, кристалл КТР, расположенный во вторичном внутреннем резонаторе, поляризатор, установленный между внутренним и глухим сферическим зеркалами, в отличие от прототипа, поляризатор выполнен в виде прозрачной пластины с плоскопараллельными рабочими гранями и расположен таким образом, что нормаль к плоскопараллельным рабочим граням поляризатора составляет с оптической осью лазерного резонатора угол,близкий к углу Брюстера, кристалл КТР имеет плоскопараллельные рабочие грани, выполненные перпендикулярными главной осииндикатрисы показателей преломления кристалла КТР, при этом кристалл КТР расположен так, что главная осьиндикатрисы показателей преломления кристалла КТР направлена вдоль оптической оси резонатора, а главная осьиндикатрисы показателей преломления кристалла КТР направлена параллельно плоскопараллельным рабочим граням поляризатора, выходное и внутреннее зеркала выполнены плоскими, причем коэффициент отражения выходного зеркала для выходного излучения оптического параметрического генератора находится в пределах от 0,1 до 0,8. На одну плоскопараллельную рабочую грань поляризатора может быть нанесено поляризующее интерференционное покрытие. Наличие образованного глухим сферическим зеркалом и выходным зеркалом лазерного резонатора, в котором установлен оптически связанный активный элемент, позволяет получить излучение лазера. Наличие внутреннего зеркала, образующего с выходным зеркалом вторичный внутренний резонатор, и кристалла КТР, расположенного во вторичном внутреннем резонаторе, создает резонатор ОПГ и позволяет получить излучение ОПГ. Наличие поляризатора, расположенного между внутренним и глухим сферическим зеркалами, обеспечивает необходимую поляризацию излучения лазера. Выполнение поляризатора в виде прозрачной пластины с плоскопараллельными рабочими гранями обеспечивает простую конструкцию поляризатора. Расположение этой пластины таким образом, что нормаль к плоскопараллельным рабочим граням составляет с оптической осью лазерного резонатора угол, близкий к углу Брюстера, позволяет увеличить степень поляризации излучения, проходящего через пластину, и, таким образом, с большей эффективностью получить линейно поляризованное излучение лазера с расположением электрического вектора Е в плоскости падения излучения лазера на плоскопараллельные рабочие грани пластины поляризатора, увеличивая,таким образом, эффективность преобразования излучения лазера в излучение ОПГ. Изготовление рабочих граней кристалла КТР плоскопараллельными и перпендикулярными главной осииндикатрисы показателей преломления кристалла КТР, расположив при этом кристалл КТР так, что главная осьиндикатрисы показателей преломления кристалла КТР направлена вдоль оптической оси резонатора, а главная осьиндикатрисы показателей преломления кристалла КТР направлена параллельно плоскопараллельным рабочим граням поляризатора, позволяет получить высокоэффективную параметрическую генерацию излучения ОПГ с длиной волны 1,58 мкм за счет обеспечения 90 (некритичного) фазового синхронизма при взаимодействии типа орили ор, где ор о - обыкновенные волны излучения лазера, имеющего длину волны излучения 1,06 мкм, сигнальной волны (выходное излучение ОПГ с длиной волны 1,58 мкм) и холостой волны (излучение ОПГ с длиной волны 3,3 мкм), распространяющиеся в кристалле КТР, соответственно,и е - необыкновенные сигнальная и холостые волны, распространяющиеся в кристалле КТР соответственно. 3 38712007.10.30 Выполнение лазера с ОПГ с линейным расположением оптических элементов, выполнение выходного и внутреннего зеркал плоскими, в дополнение к выполнению поляризатора в виде прозрачной пластины с плоскопараллельными рабочими гранями позволяет упростить конструкцию лазера с ОПГ и увеличить эффективность преобразования излучения лазера. Выполнение выходного зеркала с коэффициентом отражения выходного излучения ОПГ в пределах от 0,1 до 0,8 обеспечивает высокоэффективный выход выходного излучения ОПГ из лазера с ОПГ. При нанесении на одну плоскопараллельную рабочую грань поляризатора поляризующего интерференционного покрытия может быть увеличена степень поляризации излучения лазера и эффективность преобразования излучения лазера в излучение ОПГ. Полезная модель поясняется чертежом. На фигуре представлена оптическая схема лазера с ОПГ. Лазер с ОПГ включает лазерный резонатор, образованный глухим сферическим зеркалом 1 и выходным зеркалом 2, в котором установлены оптически связанные активный элемент 3, внутреннее зеркало 4, образующее с выходным зеркалом 2 вторичный внутренний резонатор, поляризатор 5, установленный между внутренним 4 и глухим 1 сферическим зеркалами, кристалл КТР 6, расположенный во вторичном внутреннем резонаторе,и затвор 7 для модуляции добротности лазера, установленный между глухим зеркалом 1 и поляризатором 5. Глухое сферическое зеркало 1 имеет коэффициент отражения р 0,99 для излучения лазера в области длин волн 1,06 мкм и радиус 2500 мм. Выходное зеркало 2 изготовлено из кварцевого стекла КИ и выполнено в виде плоского зеркала, являющегося глухим для излучения лазера с 1,06 мкм (коэффициент отражения 0,99) и пропускающего выходное излучение ОПГ с 1,58 мкм. Оно имеет коэффициент отражения 0,6 для выходного излучения ОПГ. При этом выполнение выходного зеркала 2 с коэффициентом отражения выходного излучения ОПГ в пределах от 0,1 до 0,8 обеспечивает высокую эффективность преобразования излучения лазера. Активный элемент 3 ( 450 мм) изготовлен из стекла с неодимом и позволяет получить длину волны излучения лазера 1,06 мкм. Внутреннее зеркало 4 изготовлено из кварцевого стекла КИ, выполнено плоским и образует с выходным зеркалом 2 вторичный внутренний резонатор. Внутреннее зеркало 4 пропускает излучение лазера с длиной волны 1,06 мкм и отражает выходное излучение ОПГ в области длин волн 1,58 мкм. Поляризатор 5 выполнен в виде тонкой прозрачной пластины из стекла К 8 с плоскопараллельными рабочими гранями и установлен между внутренним 4 и глухим 1 сферическим зеркалами. В лазерном резонаторе поляризатор 5 расположен таким образом, что нормаль к плоскопараллельным рабочим граням его составляет с оптической осью лазерного резонатора угол, близкий к углу Брюстера. Для увеличения степени поляризации излучения и увеличения эффективности преобразования излучения лазера в излучение ОПГ возможно нанесение на одну плоскопараллельную рабочую грань поляризатора 5 поляризующего интерференционного покрытия. В нашем случае на одну плоскопараллельную рабочую грань поляризатора 5 было нанесено поляризующее интерференционное покрытие В.006 по ОСТ 3-1901-95, имеющее для излучения с длиной волны 1,06 мкм при установке поляризатора 5 таким образом,что нормаль к плоскопараллельным рабочим граням его составляет с оптической осью лазерного резонатора угол, близкий к углу Брюстера, коэффициент пропускания р 99 при расположении электрического вектора в плоскости падения и коэффициент пропускания 1 при расположении электрического вектора перпендикулярно плоскости падения. 4 38712007.10.30 Во вторичном внутреннем резонаторе между выходным 2 и внутренним зеркалом 4 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 лазера с ОПГ 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 1,06 мкм, а главная осьиндикатрисы показателей преломления кристалла КТР 6 направлена параллельно плоскопараллельным рабочим граням поляризатора 5. В этой схеме электрический вектор Е линейно поляризованного излучения лазера с длиной волны 1,06 мкм находится в плоскости падения излучения (расположенной на фигуре в плоскости чертежа) на плоскопараллельные рабочие грани поляризатора 5 и, соответственно, перпендикулярен главной оси(расположенной на фиг. 1 перпендикулярно плоскости чертежа) индикатрисы показателей преломления кристалла КТР 6. Указанная взаимная ориентация главных осей индикатрисы показателей преломления кристалла КТР 6 и направления распространения излучения лазера с длиной волны 1,06 мкм приводит к тому, что полярный уголмежду главной осьюиндикатрисы показателей преломления кристалла и направлением распространения излучения лазера с длиной волны 1,06 мкм равен 90, а уголмежду главной осьюиндикатрисы показателей преломления кристалла КТР 6 и проекцией направления распространения излучения лазера с длиной волны 1,06 мкм на плоскость главных осейиндикатрисы показателей преломления кристалла составляет 0. Уголможет находиться в пределах от 0 до 90,однако в направлении 900 достигается максимальная эффективность параметрического преобразования лазерного излучения с длиной волны 1,06 мкм в выходное излучение ОПГ (с длиной волны 1,58 мкм) за счет обеспечения 90 (некритичного) фазового синхронизма при взаимодействии типа орили ор. Затвор 7 предназначен для модуляции добротности лазера и выполнен из лейкосапфира. Лазер с ОПГ работает следующим образом. В резонаторе лазера с активным элементом 3 из стекла с неодимом, образованном глухими (для излучения в области длин волн 1,06 мкм) сферическим зеркалом 1 и выходным зеркалом 2 (которое является одновременно и выходным для излучения ОПГ с 1,58 мкм), генерируется при использовании затвора 7 импульс поляризованного излучения с длиной волны 1,06 мкм и длительностью около 10 нс с расположением электрического вектора Е в плоскости падения излучения на плоскопараллельные рабочие грани поляризатора 5. Это излучение проходит вдоль оптической оси резонатора лазера с ОПГ через внутреннее зеркало 4 на нелинейный двухосный кристалл КТР 6. В кристалле КТР 6, находящемся во вторичном внутреннем резонаторе между выходным для излучения ОПГ и внутренним зеркалами 2 и 4, соответственно, импульсное поляризованное излучение с длиной волны 1,06 мкм параметрически преобразовывается в излучение сигнальной волны с длиной волны в области 1,58 мкм и излучение холостой волны с длиной волны в области 3,3 мкм. Излучение сигнальной волны усиливается в резонаторе, составленном из выходного для излучения ОПГ и внутреннего зеркал 2 и 4, соответственно, с расположенным между ними кристаллом КТР 6, и выходит наружу через выходное для излучения ОПГ 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 4, соответственно, также позволяет увеличить эффективность преобразования излучения с длиной волны 1,06 мкм в излучение с длиной волны в области 1,58 мкм. 5 38712007.10.30 При электрической энергии импульса накачки лазера с ОПГ, равной 6,4 Дж, энергия импульса излучения с длиной волны в области 1,58 мкм составляет до 25 мДж. Таким образом, лазер с ОПГ обеспечивает простую конструкцию и увеличение эффективности преобразования излучения лазера. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 6

МПК / Метки

МПК: H01S 3/00, G02F 1/00

Метки: параметрическим, лазер, генератором, оптическим

Код ссылки

<a href="https://by.patents.su/6-u3871-lazer-s-opticheskim-parametricheskim-generatorom.html" rel="bookmark" title="База патентов Беларуси">Лазер с оптическим параметрическим генератором</a>

Похожие патенты