Универсальный резонатор лазера

Изобретение относится к резонатору твердотельного лазера с диодной накачкой. Указанный резонатор содержит две плиты, с закрепленными на них зеркалами, связанных между собой стержнями, и снабженные подвижными и неподвижными опорами. Подвижные опоры выполнены в виде шариков с возможностью их перемещения. Плиты установлены на основание опорами, размещенными на их торцах. Каждая плита снабжена неподвижной опорой, установленной на основании, первая плита, содержащая выходное зеркало, снабжена жестко связанной с ней дополнительной подвижной опорой в виде штифта, который связан с неподвижной опорой с возможностью поворота, неподвижная опора второй плиты снабжена жестко закрепленным в ней прижимом. Подвижные опоры в виде шариков расположены в конусных пазах прижима и неподвижной опоры второй плиты. Стержни выполнены из материала с низким коэффициентом линейного расширения. Технический результат заключается в повышении устойчивости оптического резонатора лазера к вибрационным, ударным и тепловым нагрузкам. 3 ил.

 

Изобретение относится к квантовой электронике и может быть использовано в различных конструкциях резонаторов твердотельных лазеров с диодной накачкой для аппаратуры широкого назначения.

Известен резонатор лазера, содержащий несущую конструкцию, выполненную в виде двух плит с закрепленными на них зеркалами, связанных между собой стержнями, и снабженную неподвижными опорами, несущая конструкция установлена опорами на основании (а.с. РФ №1391420, МПК H01S 3/08, опубл. 1990 г.). Резонатор содержит также трубу, связывающую плиты, пластинчатые пружины, фланец жесткой связи трубы и стержней. Стержни гибко связаны с трубой вдоль ее оси. В радиальном направлении труба и стержни связаны жестко, а плиты и стержни - шарнирным соединением. В плоскости центрального поперечного сечения трубы стержни связаны с трубой жесткой связью в виде фланца во всех направлениях.

Данный резонатор обладает хорошей устойчивостью к разъюстировкам при механических воздействиях, а также высокой стабильностью диаграммы направленности.

Однако данное устройство обладает слабой деформационной устойчивостью при вибрационных, ударных и тепловых воздействиях, а также при несимметричных деформациях основания, возникающих в результате неравномерного локального нагрева, что приводит к разъюстировке резонатора. Например, даже при одинаковом нагреве стержней, они будут иметь разные возможности расширения и вследствие этого плиты начнут смещаться, а при нагреве как изгибе одного или двух стержней, стягивающих плиты, последние начнут смещаться относительно друг от друга с изменением их взаимного углового расположения и будут располагаться не строго параллельно друг другу, а со смещением на некоторый угол, что в свою очередь и приведет к разъюстировке резонатора.

Наиболее близким аналогом заявляемого изобретения является резонатор лазера, содержащий несущую конструкцию, выполненную в виде двух плит с закрепленными на них зеркалами, связанных между собой стержнями, и снабженную подвижными и неподвижными опорами, причем подвижные опоры выполнены в виде шариков с возможностью их перемещения, а несущая конструкция установлена на основании опорами, размещенными на торцах плит (пат. РФ №2138108, МПК H01S 3/08, опубл. 1999 г.). Две из опор расположены на оси выходного луча, причем первая опора установлена под выходным зеркалом и выполнена неподвижной относительно основания, а вторая размещена на противоположной плите и выполнена подвижной относительно основания только вдоль оси выходного луча, а остальные опоры выполнены с возможностью их перемещения в плоскости основания.

Данный резонатор обладает достаточной деформационной устойчивостью к разъюстировке при механических и термических воздействиях, в том числе и несимметричных.

Однако связь между плитами и основанием отсутствует, что значительно снижает деформационную устойчивость резонатора при механических и термических напряжениях. Также данная конструкция резонатора обладает низкой прочностью, стойкостью и устойчивостью к ударным и вибрационным нагрузкам в условиях жестких внешних воздействующих факторов.

Задача, на решение которой направлено изобретение, - создание конструктивно обособленного и удобного при эксплуатации устройства резонатора, обладающего повышенной деформационной устойчивостью при механических и термических напряжениях, а также стойкостью к ударным и вибрационным нагрузкам.

Технический результат, получаемый при использовании предлагаемого технического решения, - повышение устойчивости оптического резонатора лазера при вибрационных, ударных и тепловых воздействиях.

Указанный технический результат достигается тем, что в универсальном резонаторе лазера, содержащем несущую конструкцию, выполненную в виде двух плит с закрепленными на них зеркалами, связанных между собой стержнями, и снабженную подвижными и неподвижными опорами, причем подвижные опоры выполнены в виде шариков с возможностью их перемещения, а несущая конструкция установлена на основании опорами, размещенными на торцах плит, особенность заключается в том, что каждая плита снабжена неподвижной опорой, установленной на основании, первая плита, содержащая выходное зеркало, снабжена жестко связанной с ней дополнительной подвижной опорой в виде штифта, который связан с неподвижной опорой с возможностью поворота, неподвижная опора второй плиты снабжена жестко закрепленным в ней прижимом, подвижные опоры в виде шариков расположены в конусных пазах прижима и неподвижной опоры второй плиты и взаимодействуют со второй плитой, плиты связаны стержнями жестко, прижим и штифт установлены симметрично относительно оси генерации выходного излучения, а стержни выполнены из материала с низким коэффициентом линейного расширения.

Вся совокупность перечисленных признаков позволяет полностью «отвязать» несущую конструкцию резонатора от остальных узлов лазера и основания, на котором он устанавливается, тем самым исключая передачу на нее термических и механических воздействий, что снижает возможность разъюстировки резонатора. При этом обеспечивается компенсация термических линейных расширений, возникающих в основании не только в линии по горизонтали, параллельной основанию, но и возможность исключения возникающих в основании несимметричных изгибающих моментов при неравномерном нагреве основания, на котором устанавливается резонатор. Таким образом, достигается повышение устойчивости резонатора при вибрационных, ударных и тепловых воздействиях и решается задача создания конструктивно обособленного и удобного при эксплуатации устройства резонатора, обладающего повышенной деформационной устойчивостью при механических и термических напряжениях, а также стойкостью к ударным и вибрационным нагрузкам.

При проведении анализа уровня техники, включающего поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявлении источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, не обнаружено аналогов, характеризующихся признаками, тождественными всем существенным признакам данного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа как наиболее близкого по совокупности существенных признаков аналога, позволило выявить совокупность существенных отличительных признаков от прототипа, изложенных в формуле изобретения.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «новизна».

Для проверки соответствия заявленного изобретения условию «изобретательский уровень» заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявленного устройства. В результате поиска не выявлены технические решения с этими признаками. На этом основании можно сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения условию «изобретательский уровень».

На фиг. 1 изображен общий вид предлагаемой конструкции резонатора.

На фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

На фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1.

Универсальный резонатор лазера содержит несущую конструкцию, которая выполнена в виде двух плит 1, 2 с закрепленными на них выходным 3 и глухим 4 зеркалами соответственно (фиг. 1). Плиты 1, 2 связаны между собой стержнями 5, выполненными из материала с низким коэффициентом линейного расширения (например, из инвара), и снабжены подвижными и неподвижными опорами. Каждая плита снабжена размещенной на ее торце неподвижной опорой (плита 1 - опорой 6, плита 2 - опорой 7), установленной на основании 8.

Плита 1 снабжена жестко связанной с ней дополнительной подвижной опорой 9 в виде штифта, который в свою очередь связан с неподвижной опорой 6 с возможностью поворота (фиг. 2). Таким образом, плита 1 вместе со штифтом 9 может совершать относительно неподвижной опоры 6 вращательное движение вокруг оси Х-Х.

Неподвижная опора 7 второй плиты 2 снабжена жестко закрепленным в ней с помощью шайбы (например, ограничительной) 10 прижимом 11 (фиг. 3). В прижиме 11 и неподвижной опоре 7 второй плиты 2 выполнены конусные пазы 12, в которых расположены подвижные опоры в виде шариков 13 с возможностью перемещения. Расположение шариков 13 обеспечивает их свободное взаимодействие со второй плитой 2.

Плиты 1, 2 связаны стержнями 5 жестко, а прижим 11 и штифт 9 установлены симметрично относительно оси генерации выходного излучения (показано на фиг. 1 стрелкой). Таким образом, плита 2 имеет возможность совершать вместе с плитой 1 и стержнями 5 вращательное движение относительно штифта 9 вокруг оси Х-Х, а также возвратно-поступательное движение относительно неподвижной опоры 7 и прижима 11 в направлении оси Y-Y.

Резонатор работает следующим образом. Известным образом возбуждается активная среда, заполняющая резонатор, и возникает генерация излучения между выходным 3 и глухим 4 зеркалами, которые в свою очередь установлены на плитах 1 и 2 несущей конструкции в строго определенном положении относительно друг друга. Направление излучения показано на фиг. 1. В процессе эксплуатации конструкция резонатора может нагреваться или охлаждаться в зависимости от внешних температурных воздействий, кроме того, температура посадочной поверхности основания 8 может изменяться с течением времени не только в целом, но и локально местами. Конструкция может подвергаться ударным и вибрационным воздействиям. Все эти факторы приводят к изменениям линейных размеров основания 8 относительно несущей конструкции резонатора. Так как соединение вращательной пары - плиты 1 и неподвижной опоры 6 с жестко закрепленным в плите 1 штифтом 9 (фиг. 2) позволяет совершать вращательное движение несущей конструкции резонатора вокруг штифта по оси Х-Х, а второе крепежное устройство - шариковые опоры 13 (фиг. 3) - возвратно-поступательное точкам плиты 2 несущей конструкции относительно неподвижной опоры 7 в направлении оси Y-Y (фиг. 1) выходного излучения, проходящего через линию симметрии вращательной пары, то при любых относительных деформациях несущей конструкции и основания между ними не передаются недопустимые изгибающие моменты, способные привести к разъюстировке резонатора лазера.

Преимущество заявляемого изобретения состоит в том, что одновременно жесткое крепление между звеньями механизма конструкции резонатора, а также к основанию, позволяет обеспечить прочность, стойкость и устойчивость конструкции к ударам и вибрациям. Таким образом, полная «отвязка» конструкции резонатора от механических и термических напряжений, возникающих в несущей конструкции и основании резонатора при воздействии внешних воздействующих факторов, позволяет достичь стабильности выходных параметров генерируемого лазерного излучения при и после воздействий ударов, вибраций и предельных рабочих температур.

Таким образом, представленные данные свидетельствуют о выполнении при использовании заявляемого изобретения следующей совокупности условий:

- средство, воплощающее заявленное устройство при его осуществлении, предназначено для использования в оптико-механической промышленности при изготовлении твердотельных лазеров с диодной накачкой для аппаратуры широкого назначения;

- для заявляемого устройства в том виде, в котором оно охарактеризовано в формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления.

Следовательно, заявляемое изобретение соответствует условию «промышленная применимость».

Универсальный резонатор лазера, содержащий несущую конструкцию, выполненную в виде двух плит с закрепленными на них зеркалами, связанных между собой стержнями, и снабженную подвижными и неподвижными опорами, причем подвижные опоры выполнены в виде шариков с возможностью их перемещения, а несущая конструкция установлена на основании опорами, размещенными на торцах плит, отличающийся тем, что каждая плита снабжена неподвижной опорой, установленной на основании, первая плита, содержащая выходное зеркало, снабжена жестко связанной с ней дополнительной подвижной опорой в виде штифта, который связан с неподвижной опорой с возможностью поворота, неподвижная опора второй плиты снабжена жестко закрепленным в ней прижимом, подвижные опоры в виде шариков расположены в конусных пазах прижима и неподвижной опоры второй плиты и взаимодействуют со второй плитой, плиты связаны стержнями жестко, прижим и штифт установлены симметрично относительно оси генерации выходного излучения, а стержни выполнены из материала с низким коэффициентом линейного расширения.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к резонатору твердотельного лазера с диодной накачкой. Резонатор лазера содержит опорную конструкцию и закрепленную на ней с помощью двух крепежных устройств несущую конструкцию с установленными на ней зеркалами.

Изобретение касается отбраковки кольцевых резонаторов лазерных гироскопов по величине порога зоны нечувствительности (порога захвата) и значениям нелинейных искажений масштабного коэффициента.

Изобретение относится к лазерной технике. В оптический резонатор излучателя на парах металлов и их соединений установлено две или более соосных друг другу газоразрядных трубок таким образом, что зеркала резонатора оптически связаны друг с другом через объемы газоразрядных трубок, в каждой из упомянутых трубок содержится своя активная среда на парах металлов или их соединений, при этом активные среды и материалы выходного зеркала и окон газоразрядных трубок взаимно прозрачны для генерируемых длин волн, а электроды каждой трубки электрически связаны с выходом своего импульсного высоковольтного источника питания.

Узкополосный кольцевой волоконный лазер состоит из диода накачки, элемента Пельтье и кольцевого однонаправленного резонатора. Указанный резонатор включает активное волокно, делитель излучения, поляризационный циркулятор, волоконно-оптический изолятор и спектральный уплотнитель с линейной частью в виде насыщающего поглотителя из ненакачиваемого активного волокна и волоконной брэгговской решетки.

Изобретение относится к лазерной технике. Импульсный твердотельный лазер содержит активный элемент, осветитель, включающий лампу накачки и отражатель, а также резонатор, включающий призму-крышу и плоское зеркало, установленные с противоположных торцов активного элемента таким образом, что ребро призмы-крыши и грань плоского зеркала перпендикулярны оптической оси активного элемента, размещенного рядом с лампой накачки в отражателе.

Оптический кольцевой резонатор может быть использован в качестве чувствительного элемента оптических гироскопов, в частности микрооптического гироскопа. Оптический кольцевой резонатор содержит не менее трех отражающих поверхностей, взаимное расположение которых обеспечивает циркуляцию света по замкнутому контуру.

Изобретение относится к лазерной технике. Твердотельный лазер содержит активный элемент и лампу накачки, установленные в осветителе, включающем отражатель, а также резонатор, образованный глухим и полупрозрачным зеркалами.

Изобретение относится к импульсным твердотельным лазерам с преобразованием длины волны излучения на ВКР, который содержит лампу накачки, резонатор, внутри которого установлены кристаллический активный элемент, выполненный из материала, преобразующего генерируемую на рабочем переходе длину волны излучения в стоксовые компоненты, и модулятор добротности на основе насыщающего фильтра.

Изобретение относится к области лазерной физики и технике формирования мощных импульсов СО2 лазера. Оно обеспечивает генерацию коротких импульсов большой энергии, имеющих минимальную угловую расходимость, что позволяет получать высокоинтенсивные пучки СО2 лазера, предназначенные, в частности, для создания лазерно-плазменного источника ионов. Устройство состоит из одномодового задающего генератора, работающего на линии Р(20) 10-мкм полосы СО2, оптической системы согласования и трехпроходового СО2-усилителя, образованного широкоапертурной активной средой СО2 лазера и резонансно-поглощающей ячейкой SF6+N2 (воздух) атмосферного давления, которые последовательно размещены внутри и на оси конфокального телескопа, включающего большое вогнутое и малое выпуклое зеркала.

Изобретение относится к лазерной технике. Многопроходное импульсное лазерное устройство включает импульсный задающий генератор, фокусирующую линзу, пространственный фильтр, состоящий из двух линз и размещенного между ними диафрагменного узла с несколькими отверстиями, одно из которых является первым и предназначено для заведения луча от задающего генератора, а другие отверстия предназначены для заведения отраженных лучей, заводящее зеркало, размещенное перед первым отверстием диафрагменного узла, отражатель лазерных лучей в виде первого глухого торцевого зеркала, которое установлено в фокальной плоскости линзы пространственного фильтра со стороны заводящего зеркала.

Изобретение относится к резонатору твердотельного лазера с диодной накачкой. Резонатор лазера содержит опорную конструкцию и закрепленную на ней с помощью двух крепежных устройств несущую конструкцию с установленными на ней зеркалами.

Изобретение относится к силовой электронике, в частности к источникам питания, и может быть использовано для создания источников питания лазеров. .

Изобретение относится к области квантовой электроники и может быть использовано при изготовлении газовых лазеров с трехзеркальным резонатором, с визуально закрытым внутрирезонаторным пространством и перестраиваемой длиной волны излучения.

Изобретение относится к лазерной технике и может быть использовано в машиностроении, оптической связи и медицине. .

Изобретение относится к области квантовой электроники и может быть использовано при создании электроразрядных лазеров с поперечной прокачкой газа, применяемых в машиностроении, в частности при резке металлов.

Изобретение относится к литографическим источникам света для изготовления интегральных схем, в частности, к источникам света на основе газоразрядных лазеров для литографии, используемой в производстве интегральных схем.

Изобретение относится к электрогазоразрядным лазерам, в частности к узкополосным газоразрядным лазерам с высокой частотой следования импульсов. .

Изобретение относится к лазерной технике, к двухкамерным узкополосным газоразрядным лазерам, и может быть использовано в качестве источника света для литографии интегральных схем.

Изобретение относится к лазерной технике и может быть использовано для исследования стойкости оптикоэлектронных средств к лазерному излучению. .

Изобретение относится к области квантовой физики и может быть использовано при изготовлении фотодиссоционных генераторов для формирования импульсов электромагнитного излучения.

Лазерный излучатель содержит отражатель с размещенными в нем активным элементом и лампой накачки активного элемента. При этом зеркала оптического резонатора нанесены на торцы активного элемента, торцы оптического резонатора выполнены под углом друг к другу. Активный элемент сорентирован таким образом, что вершина угла, образованная торцами активного элемента, лежит в плоскости, образованной осями лампы накачки и активного элемента, располагается с противоположной относительно лампы накачки стороны. При этом угол между зеркалами оптического резонатора составляет от 30 угловых секунд до 2 угловых минут. Технический результат - компенсация термоакустических воздействия лампы накачки. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 3 ил.
Наверх