Оптический параметрический генератор
Номер патента: U 3643
Опубликовано: 30.06.2007
Авторы: Михайлов Юрий Тимофеевич, Батюшков Валентин Вениаминович, Руховец Владимир Васильевич, Красковский Андрей Сергеевич, Сычев Игорь Витальевич
Текст
(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Открытое акционерное общество Пеленг(72) Авторы Батюшков Валентин Вениаминович Красковский Андрей Сергеевич Михайлов Юрий Тимофеевич Руховец Владимир Васильевич Сычев Игорь Витальевич(73) Патентообладатель Открытое акционерное общество Пеленг(57) Оптический параметрический генератор, содержащий корпус с размещенными двумя оправами с отражателями, образующими оптический резонатор, в котором первый отражатель выполнен в виде плоского зеркала, и оправой с нелинейным кристаллом, установленным в резонаторе между отражателями, отличающийся тем, что второй отражатель выполнен в виде плоского зеркала, корпус содержит фланец, имеющий отверстия для крепления, и имеет сквозную внутреннюю полость, включающую первую круглую прямую цилиндрическую полость, от первого и второго оснований которой полость продолжается соосными с ней первой и второй усеченными круглыми прямыми конусообразными полостями соответственно, меньшие основания которых являются основаниями первой круглой прямой цилиндрической полости, при этом первая и вторая усеченные круглые прямые конусообразные полости ограничены со стороны большего основания соосными второй и третьей круглыми прямыми цилиндрическими полостями соответственно, причем диаметр этих полостей равен или больше диаметра большего основания первой и второй усеченной круглой прямой конусообразной полости соответственно, а от второй и третьей круглой прямой цилиндрической полости до соответствующего края корпуса выполнены 36432007.06.30 соосные первая и вторая внутренние резьбы, диаметры которых меньше диаметра соответственной прилегающей круглой прямой цилиндрической полости, оправа с нелинейным кристаллом установлена в первой круглой прямой цилиндрической полости корпуса с возможностью поворота, а внешняя боковая поверхность этой оправы включает в себя часть круглой прямой цилиндрической поверхности, имеющей диаметр меньший или равный диаметру первой круглой прямой цилиндрической полости в корпусе, каждая оправа с плоскими зеркалами содержит сквозную внутреннюю полость для размещения плоского зеркала и имеет с одного края внешнюю боковую поверхность в виде боковой поверхности круглого прямого цилиндра, переходящего к другому краю в соосно расположенную усеченную сферическую поверхность, диаметр которой больше диаметра указанного круглого прямого цилиндра, оправы с плоскими зеркалами установлены в сквозной внутренней полости корпуса таким образом, что их сферические поверхности прижаты к боковой поверхности первой и второй усеченной круглой прямой конусообразной полости корпуса, соответственно, посредством первого и второго колец, имеющих внешнюю резьбу и образующих резьбовое соединение с первой и второй внутренней резьбой в корпусе,соответственно, а круглый прямой цилиндр закреплен в корпусе посредством фиксаторов,при этом кольца имеют внутреннюю поверхность, включающую в себя боковую поверхность круглого прямого цилиндра и примыкающую к ней боковую поверхность усеченного круглого прямого конуса, расширяющегося к краю кольца, касающуюся со сферической поверхностью оправ с плоскими зеркалами, причем диаметр упомянутого круглого прямого цилиндра больше диаметра круглого прямого цилиндра оправ с плоскими зеркалами,но меньше диаметра сферической поверхности оправ с плоскими зеркалами. Полезная модель относится к оптическому приборостроению, в частности к устройствам для параметрической генерации излучения, и может быть использована для создания источников инфракрасного направленного излучения. Известен параметрический генератор света (ПГС) 1, включающий резонатор, образованный плоским зеркалом, входным для излучения накачки, и сферическим выходным зеркалом, между которыми расположен нелинейный одноосный кристалл ниобата лития 3. Излучение накачки лазера с длиной волны излучения , равной 1,064 мкм, фокусируется линзой на нелинейном кристалле ниобата лития. Плоское и сферическое (радиус кривизны 50 мм) зеркала резонатора параметрического генератора расположены вне резонатора лазера накачки, пропускают излучение накачки 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 генератора с 2,1 мкм с коэффициентом преобразования 8 от мощности излучения накачки. Недостатком этого ПГС является лабораторная конструкция, при которой зеркала,линза и кристалл размещаются на отдельных держателях, что не позволяет перемещать ПГС как единое целое (при перемещении каждый раз приходится юстировать ПГС). 2 36432007.06.30 Более удобную для использования конструкцию имеет оптический параметрический генератор (ОПГ) 2, являющийся наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату. Он содержит корпус в виде прямоугольной пластины с закрепленными винтами на нем двумя оправами с отражателями, образующими оптический резонатор, и оправой с нелинейным кристаллом ВВО (ВаВ 2 О 4), установленным в резонаторе между отражателями. Один отражатель резонатора выполнен в виде плоского зеркала, служащего выходным для излучения ОПГ, второй отражатель представляет собой прямоугольную прозрачную призму, служащую глухим зеркалом. Оправа для плоского зеркала выполнена в виде прямоугольной пластины с внутренним посадочным местом для зеркала. Оправа для прямоугольной прозрачной призмы выполнена в виде П-образной детали, в которой призма зафиксирована за нерабочие основания. Оправа для нелинейного кристалла выполнена в виде П-образной детали, в которой нелинейный кристалл зафиксирован за боковые нерабочие грани. Излучение накачки с длиной волны 532 нм и энергией до 100 мДж вводится в резонатор ОПГ вдоль его оптической оси при помощи зеркала ввода-вывода накачки, установленного в резонаторе под косым углом к его оптической оси между прямоугольной призмой и нелинейным кристаллом ВВО. Излучение ОПГ (сигнальная и холостая волны) с длиной волны от 700 нм до 2218 нм генерируется в нелинейном кристалле ВВО, усиливается в резонаторе, составленном плоским зеркалом и прямоугольной прозрачной призмой, и выводится наружу через плоское зеркало. Недостатком этого ОПГ являются большие габариты. Задачей настоящей полезной модели является создание компактной конструкции ОПГ, за счет того что отражатели резонатора ОПГ и нелинейный кристалл собраны в едином корпусе с минимальными зазорами. Сущность полезной модели заключается в том, что в оптическом параметрическом генераторе, содержащем корпус, с размещенными двумя оправами с отражателями, образующими оптический резонатор, в котором первый отражатель выполнен в виде плоского зеркала, и оправой с нелинейным кристаллом, установленным в резонаторе между отражателями, в отличие от прототипа, второй отражатель выполнен в виде плоского зеркала,корпус содержит фланец, имеющий отверстия для крепления, и имеет сквозную внутреннюю полость, включающую первую круглую прямую цилиндрическую полость, от первого и второго оснований которой полость продолжается соосными с ней первой и второй усеченными круглыми прямыми конусообразными полостями соответственно, меньшие основания которых являются основаниями первой круглой прямой цилиндрической полости, при этом первая и вторая усеченные круглые прямые конусообразные полости ограничены со стороны большего основания соосными второй и третьей круглыми прямыми цилиндрическими полостями соответственно, причем диаметр этих полостей равен или больше диаметра большего основания первой и второй усеченной круглой прямой конусообразной полости соответственно, а от второй и третьей круглой прямой цилиндрической полости до соответствующего края корпуса выполнены соосные первая и вторая внутренние резьбы, диаметры которых меньше диаметра соответственной прилегающей круглой прямой цилиндрической полости, оправа с нелинейным кристаллом установлена в первой круглой прямой цилиндрической полости корпуса с возможностью поворота, а внешняя боковая поверхность этой оправы включает в себя часть круглой прямой цилиндрической поверхности, имеющей диаметр меньший или равный диаметру первой круглой прямой цилиндрической полости в корпусе, каждая оправа с плоскими зеркалами содержит сквозную внутреннюю полость для размещения плоского зеркала и имеет с одного края внешнюю боковую поверхность в виде боковой поверхности круглого прямого цилиндра, переходящего к другому краю в соосно расположенную усеченную сферическую поверхность, диаметр которой больше диаметра указанного круглого прямого ци 3 36432007.06.30 линдра, оправы с плоскими зеркалами установлены в сквозной внутренней полости корпуса таким образом, что их сферические поверхности прижаты к боковой поверхности первой и второй усеченной круглой прямой конусообразной полости корпуса, соответственно, посредством первого и второго колец, имеющих внешнюю резьбу и образующих резьбовое соединение с первой и второй внутренней резьбой в корпусе соответственно, а круглый прямой цилиндр закреплен в корпусе посредством фиксаторов, при этом кольца имеют внутреннюю поверхность, включающую в себя боковую поверхность круглого прямого цилиндра и примыкающую к ней боковую поверхность усеченного круглого прямого конуса, расширяющегося к краю кольца, касающуюся со сферической поверхностью оправ с плоскими зеркалами, причем диаметр упомянутого круглого прямого цилиндра больше диаметра круглого прямого цилиндра оправ с плоскими зеркалами, но меньше диаметра сферической поверхности оправ с плоскими зеркалами. Выполнение второго отражателя в виде плоского зеркала позволяет вводить излучение накачки вдоль оптической оси резонатора ОПГ через плоское зеркало и исключить из конструкции зеркало ввода-вывода накачки, и, соответственно, упростить конструкцию. Наличие на корпусе ОПГ фланца, имеющего отверстия для крепления корпуса, позволяет прикрепить корпус ОПГ к корпусу излучателя лазера накачки. Наличие в составе сквозной внутренней полости корпуса первой круглой прямой цилиндрической полости, наличие у оправы с нелинейным кристаллом внешней боковой поверхности, включающей в себя часть круглой прямой цилиндрической поверхности,имеющей диаметр меньший или равный диаметру первой круглой прямой цилиндрической полости в корпусе, позволяет установить оправу с нелинейным кристаллом в первой круглой прямой цилиндрической полости в корпусе с возможностью поворота, что обеспечивает выставку необходимого направления и поляризации излучения накачки ОПГ относительно главных осей эллипсоида индикатрисы показателей преломления нелинейного кристалла. Наличие продолжения от первого и второго оснований первой круглой прямой цилиндрической полости соосных с ней первой и второй усеченных круглых прямых конусообразных полостей соответственно, меньшие основания которых являются основаниями первой круглой прямой цилиндрической полости, и ограниченных со стороны большего основания соосными второй и третьей круглыми прямыми цилиндрическими полостями соответственно, диаметры которых равны или больше диаметра большего основания первой и второй усеченной круглой прямой конусообразной полости соответственно, и выполнение от второй и третьей круглой прямой цилиндрической полости до соответствующего края корпуса соосных первой и второй внутренних резьб, диаметры которых меньше диаметра соответственной прилегающей круглой прямой цилиндрической полости, позволяет,во-первых, установить оправы с плоскими зеркалами в сквозной внутренней полости корпуса, во-вторых, заворачивать без соприкосновения с корпусом первое и второе кольца с внешней резьбой в первую и вторую внутреннюю резьбу, соответственно, до упора в сферическую поверхность оправы как первого, так и второго плоского зеркала соответственно, что обеспечивает плотный зажим оправ плоских зеркал кольцами с внешней резьбой. Наличие у каждой оправы с плоским зеркалом сквозной внутренней полости для размещения плоского зеркала позволяет, во-первых, разместить в ней плоское зеркало, вовторых, пропускать через оправу с плоским зеркалом излучение накачки или генерации ОПГ. Наличие у каждой оправы с плоским зеркалом с одного края внешней боковой поверхности в виде боковой поверхности круглого прямого цилиндра, переходящего к другому краю в соосно расположенную усеченную сферическую поверхность, диаметр которой больше диаметра указанного круглого прямого цилиндра, и установка оправ с плоскими зеркалами в сквозной внутренней полости корпуса таким образом, что их сферические поверхности прижаты к боковой поверхности первой и второй усеченной круглой прямой 4 36432007.06.30 конусообразной полости корпуса, соответственно, посредством первого и второго кольца соответственно, имеющих внешнюю резьбу и образующих резьбовое соединение с первой и второй внутренней резьбой в корпусе соответственно, а круглые прямые цилиндры закреплены в корпусе посредством фиксаторов, а также наличие первого и второго кольца с внешней резьбой, имеющих внутреннюю поверхность, включающую в себя боковую поверхность круглого прямого цилиндра и примыкающую к ней боковую поверхность усеченного круглого прямого конуса, касающуюся со сферической поверхностью оправ с плоскими зеркалами, причем диаметр упомянутого круглого прямого цилиндра больше диаметра круглого прямого цилиндра оправ с плоскими зеркалами, но меньше диаметра сферической поверхности оправ с плоскими зеркалами, позволяет, во-первых, из-за малой площади соприкосновения сферической поверхности оправы и конусообразной поверхности корпуса легко изменять угловое положение оправы с плоским зеркалом в корпусе при юстировке ОПГ без изменения положения плоского зеркала на продольной оси сквозной внутренней полости корпуса, во-вторых, зафиксировать положение плоского зеркала на продольной оси сквозной внутренней полости корпуса, в-третьих, зафиксировать фиксаторами необходимое угловое положение оправы с плоским зеркалом в корпусе после юстировки ОПГ, в-четвертых, прижать кольцом с внешней резьбой оправу плоского зеркала к корпусу без соприкосновения с круглым прямым цилиндром оправы с плоским зеркалом. Полезная модель поясняется рисунками. На фиг. 1 представлен ОПГ - вид спереди в разрезе А-А плоскостью симметрии (положение плоскости разреза А-А показано на фиг. 2). На фиг. 2 представлен ОПГ - вид справа. На фиг. 3 представлен корпус ОПГ - вид спереди в разрезе А-А плоскостью симметрии (положение плоскости разреза А-А показано на фиг. 4). На фиг. 4 представлен корпус ОПГ - вид справа. На фиг. 5 представлена оправа с нелинейным кристаллом - вид спереди. На фиг. 6 представлена оправа с нелинейным кристаллом - вид слева в разрезе А-А(положение плоскости разреза А-А показано на фиг. 5). На фиг. 7 представлена оправа с плоским зеркалом - вид спереди в разрезе А-А плоскостью симметрии (положение плоскости разреза показано на фиг. 8). На фиг. 8 представлена оправа с плоским зеркалом - вид слева. На фиг. 9 представлено кольцо с внешней резьбой - вид спереди. На фиг. 10 представлено кольцо с внешней резьбой - вид слева в разрезе А-А плоскостью симметрии (положение плоскости разреза А-А показано на фиг. 9). ОПГ содержит (фиг. 1, 2) корпус 1, с размещенными в нем двумя оправами 2 и 3 с плоскими зеркалами 4 и 5, образующими оптический резонатор, и оправой 6 с нелинейным кристаллом 7, в качестве которого используется кристалл КТР, установленным в резонаторе между плоскими зеркалами 4 и 5. Оправы 2 и 3 с плоскими зеркалами 4 и 5 соответственно, прижаты к корпусу 1 двумя кольцами 8 и 9 с внешней резьбой, соответственно, и закреплены в корпусе винтами 10,проходящими к внешней боковой поверхности оправы в виде боковой поверхности круглого прямого цилиндра. Корпус 1 содержит фланец 11 с тремя отверстиями 12 (фиг. 2) для крепления к корпусу излучателя лазера накачки (не показан). В корпусе 1 имеется сквозная внутренняя полость 13 (фиг. 3, 4), включающая в себя первую круглую прямую цилиндрическую полость 14 для оправы 6 с нелинейным кристаллом 7. От первого 15 и второго 16 оснований первой круглой прямой цилиндрической полости 14 полость 13 продолжается соосными с ней первой и второй усеченными круглыми прямыми конусообразными полостями 17 и 18 соответственно, меньшие основания которых являются основаниями первой круглой прямой цилиндрической полости 14. 5 36432007.06.30 Первая 17 и вторая 18 соосные усеченные круглые прямые конусообразные полости ограничены со стороны большего основания второй 19 и третьей 20 соосными круглыми прямыми цилиндрическими полостями соответственно, причем диаметры второй 19 и третьей 20 соосных круглых прямых цилиндрических полостей равны или больше диаметра большего основания первого 17 и второго 18 усеченных круглых прямых конусообразных полостей соответственно. От второй 19 и третьей 20 (фиг. 3) соосных круглых прямых цилиндрических полостей до соответствующего края корпуса 1 выполнены соосные внутренние первая 21 и вторая 22 резьбы для установки колец 8 и 9 с внешней резьбой соответственно. Диаметр резьбы 21 и 22 меньше диаметра соответственной прилегающей круглой прямой цилиндрической полости 19 и 20. В корпусе 1 (фиг. 4) имеются 3 резьбовых отверстия 23 и 3 резьбовых отверстия 24 для закрепления винтами 10 круглых прямых цилиндров оправ 2 и 3 с плоскими зеркалами 4 и 5 соответственно. Оправа 6 с нелинейным кристаллом 7 (фиг. 5, 6) выполнена в виде круглого прямого цилиндра, в котором выполнен прямоугольный продольный вырез, в котором устанавливается нелинейный кристалл КТР 7 в форме прямоугольного параллелепипеда. Рабочие грани нелинейного кристалла КТР 7 вырезаны перпендикулярно направлению синхронизма для генерации излучения ОПГ и отполированы. Оправа 6 с нелинейным кристаллом 7 имеет внешнюю боковую поверхность, включающую часть круглой прямой цилиндрической поверхности 25, имеющей диаметр меньший или равный диаметру первой круглой прямой цилиндрической полости 14 в корпусе. При этом оправа 6 с нелинейным кристаллом 7 установлена в первой круглой прямой цилиндрической полости 14 в корпусе с возможностью поворота вокруг продольной оси круглой прямой цилиндрической поверхности 25 и может фиксироваться в определенном положении винтом (не показан). Оправы 2 и 3 (фиг. 7, 8) с плоскими зеркалами 4 и 5 соответственно, содержат каждая сквозную внутреннюю полость 26 для размещения плоского зеркала и имеют каждая с одного края внешнюю боковую поверхность в виде боковой поверхности круглого прямого цилиндра 27, переходящего к другому краю в соосно расположенную усеченную сферическую поверхность 28, диаметр которой больше диаметра указанного круглого прямого цилиндра 27. В полости 29, являющейся частью полости 26, установлено плоское зеркало 4(или 5), имеющее форму цилиндра с отполированными основаниями. Плоские зеркала 4 и 5 изготовлены из кварцевого стекла КИ. На одном основании зеркала нанесено интерференционное отражающее покрытие, а на втором просветляющее покрытие. Указанные оправы 2 и 3 установлены в сквозной внутренней полости 13 (фиг. 3) корпуса 1 таким образом, что их сферические поверхности прижаты к боковой поверхности первой 17 и второй 18 усеченной круглой прямой конусообразной полости корпуса 1(фиг. 3), соответственно, посредством первого 8 и второго 9 кольца (фиг. 9, 10) с внешней резьбой 30 (фиг. 10), образующих резьбовое соединение (фиг. 1) с первой 21 и второй 22 внутренней резьбой в корпусе соответственно. Необходимое угловое положение оправ 2, 3 с плоскими зеркалами 4, 5 фиксируется в корпусе 1 винтами 10 (фиг. 1), вкрученными в резьбовые отверстия 23, 24 (фиг. 3, 4) и соприкасающимися с боковой поверхностью круглого прямого цилиндра 27 оправ 2, 3. Первое 8 и второе 9 кольца (фиг. 9,10) имеют внешнюю резьбу 30, образующую резьбовое соединение с первой 21 и второй 22 внутренней резьбой (фиг. 3) в корпусе соответственно. При этом первое 8 и второе 9 кольца с внешней резьбой (фиг. 9, 10) имеют внутреннюю поверхность, включающую в себя боковую поверхность круглого прямого цилиндра и примыкающую к ней боковую поверхность усеченного круглого прямого конуса 31, расширяющегося к краю кольца, касающуюся сферической поверхности 28 (фиг. 7) оправ 2 и 3 с плоскими зеркалами 4 и 5 соответственно. Диаметр упомянутого круглого 6 36432007.06.30 прямого цилиндра колец 8, 9 с внешней резьбой больше диаметра круглого прямого цилиндра 27 оправ 2, 3 с плоскими зеркалами 4, 5, но меньше диаметра сферической поверхности 28 оправ 2, 3 с плоскими зеркалами 4 и 5 соответственно. Поверхность 31 (фиг. 10) первого 2 и второго 3 колец выполнена в виде боковой поверхности усеченного круглого прямого конуса 31, соосного кольцу. Она касается со сферической поверхностью 28(фиг. 1), выполнены в виде боковой поверхности усеченного круглого прямого конуса 31,соосного кольцу с внешней резьбой. ОПГ работает следующим образом. Корпус 1 ОПГ (фиг. 1, 2) с оправами 2 и 3 с плоскими зеркалами 4 и 5 и оправой 6 с нелинейным кристаллом 7 крепится к корпусу излучателя (на чертеже не показан) лазера накачки винтами, проходящими через отверстия 12 во фланце 11. Поворотом вокруг продольной оси оправы 6 (фиг. 5 и 6) с нелинейным кристаллом 7 достигается необходимая взаимная ориентация поляризации излучения лазера накачки и осей индикатрисы показателей преломления нелинейного кристалла 7. Плоские зеркала 4 и 5 выставляются в необходимое положение путем изменения углового положения оправ 2 и 3 соответственно, прижимаются к корпусу 1 кольцами с внешней резьбой 8 и 9 соответственно, и фиксируются в корпусе 1 винтами 10, вкрученными в резьбовые отверстия 23 и 24 соответственно (фиг. 3, 4). После этого можно снимать и без последующей юстировки ставить обратно и закреплять корпус 1 ОПГ с зеркалами 4 и 5 и нелинейным кристаллом 7. Зеркало 4 пропускает излучение накачки и отражает выходное излучение ОПГ. Зеркало 5 служит выходным для излучения ОПГ и отражает обратно излучение накачки. ОПГ с нелинейным кристаллом КТР генерирует выходное излучение с длиной волны 1,58 мкм при использовании в качестве накачки излучения лазера с длиной волны 1,06 мкм. Таким образом, создана компактная конструкция ОПГ, в которой отражатели резонатора ОПГ и нелинейный кристалл собраны в едином корпусе с минимальными зазорами. При этом, в связи с тем что зеркала резонатора ОПГ и нелинейный кристалл собраны и отъюстированы в едином корпусе, можно снимать, перемещать, и снова собирать ОПГ без проведения последующей юстировки. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 8
МПК / Метки
Метки: параметрический, генератор, оптический
Код ссылки
<a href="https://by.patents.su/8-u3643-opticheskijj-parametricheskijj-generator.html" rel="bookmark" title="База патентов Беларуси">Оптический параметрический генератор</a>
Предыдущий патент: Устройство для диагностики маститов у коров
Следующий патент: Устройство для определения прогиба, отклонений от плоскостности и параллельности плоскостей
Случайный патент: Резистивный материал