Лазер с внутрирезонаторным удвоением частоты излучения

 

ЛАЗЕР С ВНУТРИРЕЗОНАТОРНЫМ УДВОЕНИЕМ ЧАСТОТЫ ИЗЛУЧЕНИЯ, содержащий активный элемент и модулятор добротности, помещенные в основное плечо оптического резонатора, образованного зеркалами, и нелинейньй элемент, помещенный в дополнительное плечо резонатора, образованное двумя зеркалами, одно из которых общее с основным плечом резонатора , о т л и чаю щ и и с я тем, что, с целью увеличения КПД лазера, между активным элементом и общим зеркалом установлено устройство дпя разворота луча, выполненное в виде, по крайней мере, одной призмы, входная грань которой установлена под углом Брюстера к пучку основного излучения, и 90-градусного вращателя плоскости поляризации основного i излучения, установленного между призмой , и общим зеркалом. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) (59 4 " 01 S 3/106

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ вгтрк»

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 2891703/18-25 (22) 07.03.80 (46) 15.08.88. Бюл. У 30 (72) А.А. Казаков и Е.А.Шалаев (53) 621.375.8 (088.8) (56) Stein А., Raplan R.À. "One-watt

average second harmoniñ power mith а repetitively QS Nd: VAG Laser".

Appl. Phys, Lett, 16, 1970, 338.

Checler R.Â., Кагг М.А., Ceusic I.E. Repetitively Q-Swithed

Nd: VAG — LiI0> 0,13-((Harmonic

Source" I.- App. Phys, 41, 1970, 4125. (54) (57) ЛАЗЕР С ВНУТРИРЕЗОНАТОРНЫМ

УДВОЕНИЕМ ЧАСТОТЫ ИЗЛУЧЕНИЯ, со держащий активный элемент и модулятор добротности, помещенные в основное плечо оптического резонатора, образованного зеркалами, и нелинейный элемент, помещенный в дополнительное плечо резонатора, образованное двумя зеркалами, одно из которых общее с основным плечом резонатора, отличающийся тем, что, с целью увеличения КЦЦ лазера, между активным элементом и общим зеркалом установлено устройство для разворота луча, выполненное в виде, по крайней мере, одной призмы., вход- . ная грань которой установлена под углом Брюстера к пучку основного излучения, и 90-градусного вращате« ля плоскости поляризации основного излучения, установленного между призмой и общим зеркалом.

878137 Изобретение относится к области квантовой электроники и може т быть использовано прй создании эффе ктивных источников излучения оптическо5

ro диапазона.

° Известно устройство для получения мощного электромагнитного излучения оптического диапазона, включающее лазер и удвоитель частоты излучения, помещенный внутрь резонатора лазера.

Однако малая устойчивость к механическим возмущениям и сложность юстировки не позволяют испольэовать эти устройства в современном приборо- 15 строении.

Наиболее близким к предложенному является лазер, генерирующий импульсы с длиной волны излучения 0,532 мкм содержащий активный элемент, модулятор добротности и нелинейный элемент для удвоения частоты основного излучения, помещенные внутрь оптического резонатора. Резонатор такого лазера образован тремя зеркалами с различ- 25 ными коэффициентами отражения на длинах волн основного излучения и второй гармоники. Активный элемент и модулятор добротности размещаются в основном плече резонатора, нелинейный элемент размещается в дополни30 тельном плече резонатора.

Недостатками прототипа являются сложность locTHpoBKH трехзеркального резонатора, его малая устойчивость

-к внешним возмущениям, высокая;расходимость основного излучения в плоскости синхронизма нелинейного элемента, что снижает эффективность лазера. Кроме того, в рассматриваемом прототипе вывод излучения осуществляется под углом к оси резонатора, что увеличивает габариты лазера и создает эксплуатационные .трудностии.

Цель изобре тения — увеличение КПД 45 лазера. е

Поставленная цель достигается тем, что B лазере с внутрирезонаторным удвоением частоты излучения, содержащем активный элемент и модулятор доб- 50 ротности, помещенные в основное плечо оптического резонатора, образованного зеркалами, и нелинейный элемент, помещенный в дополнительное плечо резонатора, образованное дву- 55 мя зеркалами,. одно из которых общее с основным плечом резонатора, между активным элементом и общим зеркалом установлено устройство для развороТа луча, выполненное в виде по крайней мере одной призмы, входная грань которой установлена под углом Брюстера к пучку основного излучения, и 90-градусного вращателя плоскости поляризации основного излучения, установленного между призмой и общим зеркалом.

На чертеже изображена оптическая схема предложенного устройства.

Активный элемент лазера 1 и модулятор добротности 2 помещены в основное плечо резонатора, образованного зеркалами 3, 4. Между активным элементом установлено устройство для разворота луча на 90, состоящее из призмы 5 и 90-градусного вращателя плоскости поляризации основного излучения 6, выполненного, например, из кристаллического кварца. Нелинейный элемент 7 установлен .в дополнительномм плече резонатора между зеркалами 3,4. В принципе, при использовании общего зеркала для основного и дополнительного плеч резонатора необходимо, чтобы суммарный разворот луча, осуществляемый--выходным зеркалом и устройством развоо рота луча, составлял 180, В предложенном устройстве выбраны 90-градусное устройство разворота луча и зер- кало, установленное под углом 45 к оси резонатора, которое также обеспечивает разворот луча на 90, Такое расположение элементов позволяет осуществить оптимальную компоновку оптической схемы устройства и получить минимальные габариты.

Устройство работает следующим образом.

При возбуждении активного элемента (чертеж), например импульсной лампой накачки, и при включении модулятора добротности 2, в резонаторе, образованном зеркалами 3, 4 и устройством для разворота луча на о

90, возникает поляризованное излучение. При прохождении излучения через нелинейный элемент 7 оно частично преобразуется в излучение второй гармоники, которое после отражения от, глухого зеркала 3 выво-, дится из резонатора через выходное зе ркало 4. Глухое зе ркало 3 имее т высокий коэффициент отражения для основного излучения и излучения вто рой гармоники. Выходное зеркало 4

Редактор Н.Сильнягина Техред M.Моргентал

Корректор M.Øàðoøè

Тираж 633 Подписное.ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий.

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.; д. 4/5

Заказ 4398

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 з 8 имеет высокий коэффициент отражения для основного излучения и прозрачно для излучения второй гармоники. Непреобразованное излучение основной частоты после отражения от зеркал

3, 4 возвращается в основное плечо резонатора для поддержания режима генерации. Устройство разворота луча на 90 может быть выполнено в вио де 90-градусной поворотной призмы.

Оптический резонатор такого лазера обладает хорошей устойчивостью к разъюстировке зеркала 3, Изменение углового положения зеркала 3 на несколько градусов не приводит к разьюстировке резонатора. Происходит лишь небольшое смещение пятен излучения на этом зеркале. Кроме того, резонатор такого типа может быть съюстирован при помощи одного элемента, например поворотной 90-градус ной призмы. Остальные оптичекие элементы могут быть жестко зафиксированы в конструкции.

Для повышения КПД лазера путем уменьшения расходимости основного излучения в плоскости синхронизма нелинейного элемента устройство для разворота луча на 90 выполнено в виде призмы 5, входная грань которой установлена под углом Брюстера к. пучку основного излучения. При прохождении призмы 5 пучок расширяется

78137 4 в горизонтальной плоскости в и раз. где и — показатель преломления материала призмы. При этом происходит уменьшение расходимости излучения в и раз в этой же плоскости. Установка призм 5 под углом Брюстера уменьшает потери на этом элементе и приводит к поляризации пучка основного излучения в горизонтальной плоскости.

При прохождении излучения через

90-градусный вращатель плоскости поляризации 6 его поляризации стано15 вится вертикальной. Таким образом формируется пучок с малой расходимостью в плоскости синхрониэма нелинейного элемента.

Работа предложенного устройства с

20 использованием алюмоиттриевого граната, активированного ионами неодима, в качестве активного элемента и нелинейного элемен та из иодата лития показала е го высокую н адежность, простоту юстировки и эксплуатационное удобство. При использовании устройства для разворота луча на 90, сосо тоящего из двух призм и вращателя плоскости поляризации основного излучения, эффективность лазера повышается в 2 раза по сравнению с лазером, в котором для разворота луча используется 90-градусная поворотная призма.