Электрооптический элемент для твердотельных лазеров

 

Изобретение относится к области лазерной техники и может быть использовано для модуляции добротности резонатора твердотельных лазеров. Сущность изобретения состоит в том, что электрооптический элемент представляет собой бикристаллическую систему, в которой две рабочие поверхности кристалла ниобата лития перпендикулярны оптической оси Z, методом твердотельной диффузии соединены пластиной из кристалла, лазерная прочность поверхности которого превышает ее значение для поверхности ниобата лития. Увеличение допустимой плотности мощности лазерного излучения, воздействующей на электрооптический элемент, позволяет получать большие предельные энергии излучения, в частности, в лазерах АИГ: Nd³⁺ с простыми конструкциями затворов, повышает надежность лазеров и позволяет расширить область применения электрооптических элементов на основе ниобата лития, например для лазеров на стекле. 1 з. п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к лазерной технике и может быть использовано для модуляции добротности резонатора твердотельных лазеров.

Известен электрооптический элемент из кристалла ДКДР, обладающий высокой однородностью и малым поглощением на длине волны генерации, высокими значениями электрооптических коэффициентов и стойкостью к действию лазерного излучения. Однако в этих кристаллах имеет место значительная зависимость электрооптических коэффициентов от температуры, что является причиной изменения управляющего напряжения на электрооптическом затворе /ЭОЗ/ из элемента ДКДР с изменением окружающей температуры. Кроме того, кристаллы ДКДР гигроскопичны и требуют тщательной герметизации корпуса ЭОЗ на основе этих кристаллов /1/.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является электрооптический элемент из кристалла ниобата лития с двумя рабочими поверхностями, одна из которых соединена с пластиной. Кристаллы ниобата лития лишены указанных недостатков, но их поверхностная лазерная прочность в 2.3 раза ниже ее значения для кристаллов ДКДР /2/.

Сущность предлагаемого изобретения состоит в том, что электрооптический элемент представляет собой бикристаллическую систему, в которой две рабочие поверхности, перпендикулярные оптической оси Z кристалла ниобата лития, методом твердофазной диффузии соединены с пластиной из кристалла, лазерная прочность поверхности которого превышает ее значение для поверхности ниобата лития. Максимальная толщина кристалла, защищающего рабочие поверхности ниобата лития, определяется общими габаритами электрооптического элемента и допустимыми пассивными потерями, в то время как максимальное значение определяется глубиной трещиноватого слоя, образующегося в процессе его оптической обработки. При этом естественно, что коэффициенты линейного расширения материалов в плоскости XY должны быть согласованы в широком интервале температур, определяемом техническим процессом их соединения.

Пример. Бикристаллический оптический элемент представляет собой параллелепипед, состоящий из кристалла ниобата лития размером 6,3·6,3·20 мл, рабочие торцы которого / ⊥ оси Z/ методом твердофазной диффузии соединены с плоскопараллельными пластинам из кристалла танталата лития, лазерная прочность поверхности которого более чем в 2 раза превышает ее значение для ниобата лития. Толщина пластин танталата лития составляет ≈0,5 мм. Они обработаны по оптическому классу чистоты и просветлены на длину волны генерации. При этом направления оптической оси двух кристаллов совпадает.

Следует отметить, что микроскопические и поляриметрические исследования бикристаллического элемента ниобата-танталата лития показали отсутствие в межфазной границе посторонних включений, а также возможность механических напряжений. Бикристаллический электрооптический элемент с нанесенными на его боковые поверхности электродами работает аналогично известному электрооптическому затвору из ниобата лития /1/.

Результаты сравнительных испытаний электрооптических элементов из ниобата лития и бикристалла ниобата-танталата лития сведены в таблицу 1.

Как следует из таблицы, предлагаемый электрооптический элемент при одинаковых основных параметрах обладает более чем в 2 раза большей лазерной прочностью поверхности. Это обстоятельство позволяет получать большие предельные энергии излучения, в частности, в лазерах на АИГ: Nd³⁺ с простыми конструкциями затворов, повышает надежность лазеров и позволяет расширить область применения электрооптических элементов на основе ниобата лития, например для лазеров на стекле.

Формула изобретения

1. Электрооптический элемент для твердотельных лазеров, содержащий кристалл ниобата лития с двумя рабочими поверхностями, одна из которых соединена с первой пластиной, отличающийся тем, что другая рабочая поверхность кристалла соединена с второй пластиной, при этом пластина выполнена из материала, лазерная прочность поверхности которого превышает ее значение для ниобата лития, и соединена с кристаллом методом твердофазной диффузии.

2. Элемент по п.1, отличающийся тем, что пластины выполнены из кристалла танталата лития, направление оптической оси которого совпадает с ее направлением для ниобата лития.

РИСУНКИ

Рисунок 1