Волоконный лазер с внутрирезонаторной генерацией оптических гармоник в резонансном отражателе (варианты) Российский патент 2024 года по МПК H01S3/10 

Изобретение относится к области оптического приборостроения и может быть использовано в лазерных проекторах и цветной лазерной печати, в биомедицинской диагностике и лечении (проточная цитометрия и фотодинамическая терапия соответственно), а также для аналитических измерений (рамановская спектроскопия и конфокальная микроскопия) и в ряде других приложений требующих применение волоконных лазеров с удвоением и утроением оптической частоты, которые генерируют излучение в видимой и ультрафиолетовой областях спектра.

Преимуществом технического решения является сохранение относительно высокой стабильности лазера с относительно невысоким уровнем флуктуаций интенсивности излучения (порядка нескольких процентов)

Генерация второй гармоники (ГВГ) в нелинейных кристаллах, помещённых в резонаторы твердотельных лазеров, довольно хорошо исследована. Применение внутрирезонаторного удвоения к волоконным лазерам требует учёта ряда особенностей.

Известно техническое решение, представленное в волоконном лазере (Патент № 2328064 “Волоконный лазер с внутрирезонаторным удвоением частоты (варианты)”, МПК H01S 3/10, опубликован 27.12.2008), в котором обращалось внимание на одновременное заведение излучения двух поляризаций, используемых при ГВГ второго типа, обратно в волоконный световод. Для этого предлагалось применить специальную методику наклонного падения на нелинейный кристалл (для компенсации сноса и увеличения эффективности ГВГ), а также специальный телескопический отражатель, обеспечивающий возвращение двух параллельно идущих пучков основного излучения (а также пучка второй гармоники) по тому же пути обратно в нелинейный кристалл и далее основное излучение в волоконный световод. При этом волны излучения на основной и удвоенной частотах дважды проходят через нелинейный кристалл, что также повышает эффективность ГВГ. Несмотря на успешное применение этой методики для создания и применения волоконных лазеров с внутрирезонаторным удвоением частоты в проточной цитометрии, их выходная мощность ограничивается нелинейными процессами, протекающими в оптоволоконном световоде.

Недостатком известного технического решения является малое увеличение мощности при увеличении добротности резонатора. Характерное увеличение мощности было всего в 2 раза [S. I. Kablukov, E. I. Dontsova, V. A. Akulov, A. A. Vlasov & S. A. Babin. Frequency doubling of Yb-doped fiber laser to 515 nm Laser Phys., 20 (2), 360-364 (2010) DOI: 10.1134/S1054660X10040043].

Известно техническое решение, представленное в волоконном лазере (Патент № WO2012101391 «Optical fiber lasers», МПК H01S3/06; H01S3/067; H01S3/07; H01S3/08; H01S3/082; H01S3/094; H01S3/108; H01S3/109, опубликован 02.08.2012 г.) в котором оказалось возможным создать высокую мощность на основной гармонике, необходимую для эффективной ГВГ, не во всём резонаторе лазера, а лишь в небольшой его части, куда помещается нелинейный кристалл. В техническом решении предлагается помещать нелинейный кристалл во вложенный кольцевой резонатор для увеличения мощности. Излучение, вышедшее из световода, проходит вложенный резонатор в одну сторону, а затем возвращается назад благодаря отражателю основного резонатора. При этом, излучение возвращается в волоконный световод только после обратного прохода через вложенный резонатор с кристаллом. Функции отражателя, благодаря которому излучение возвращается в световод, и вложенного резонатора, в котором происходит резонансное увеличение интенсивности, необходимое для увеличения эффективности преобразования оптической частоты, во всех формулировках технического решения разделены между физически разными частями резонатора (“резонатор для ГВГ” и “отражатель”).

Известно техническое решение (экспериментальная реализация предыдущего решения), представленное в волоконном лазере непрерывного действия (R. Cieslak, W. A. Clarkson. “Internal resonantly enhanced frequency doubling of continuous-wave fiber lasers” Opt. Lett., 36 (10), 1896-1898 (2011). Резонатор волоконного лазера состоит из волоконной части и двух частей с объёмными элементами. Объёмная часть, расположенная с одной стороны волоконных элементов, используется для селекции длины волны генерации, а другая объёмная часть - для ГВГ. Вторая часть расположена с другой стороны волоконного световода между его торцом и зеркалом. В эту часть вставляется резонатор с нелинейным кристаллом, в котором происходит резонансное увеличение мощности. Генерация происходит как при распространении излучения в одну сторону, так и назад. Эффективность генерации при распространении в сторону усиливающей среды заметно ниже, так как процесс ГВГ нелинейный, а также поскольку часть энергии уже потерялось в результате ГВГ при распространении от волокна. В пробных экспериментах мощность ГВГ в направлении от активного волокна достигла 15 Вт при поглощении 90 Вт излучения диодной накачки на длине волны 976 нм.

Недостатком известного технического решения является то, что необходимость повторного заведения во вложенный резонатор усложняет конструкцию и вносит дополнительные потери для основного излучения, что препятствует дальнейшему росту эффективности генерации гармоники.

Известно техническое решение, представленное волоконном лазере в кристаллах KTP ( [В. А. Акулов, С. И. Каблуков & С. А. Бабин Удвоение частоты излучения перестраиваемого иттербиевого волоконного лазера в кристаллах KTP с синхронизмом в плоскостях XY и YZ Квант. электроника, 42 (2), 120-124 (2012) DOI: 10.1070/QE2012v042n02ABEH014800]), где излучение основной и второй гармоник дважды проходит через нелинейный кристалл, а фокусировка и возвращение излучения по тому же пути назад происходит за счет использования специального телескопического отражателя.

Недостатком известного технического решения является то, что рост мощности излучения в волоконной части не позволяет существенно увеличить мощность в нелинейном кристалле.

Известно техническое решение, представленное в волоконном лазере (Патент №2548388 “Волоконный лазер с нелинейным преобразованием частот излучения в высокодобротном резонаторе (варианты)” МПК H01S3/067, опубликован 20.04.2015), выбранное в качестве прототипа, где использовали нелинейный кристалл не с ориентацией под углом Брюстера, а с падением под прямым углом и просветлением оптических поверхностей. При этом, излучение, генерируемое на основной частоте, возвращается назад в волоконный световод благодаря отражению от просветленной поверхности нелинейного кристалла. В этом техническом решении рассматриваются различные варианты, среди которых разбирается возможность использования кристаллов с брюстеровскими оптическими поверхностями. В этом случае предлагается внести в высокодобротный резонатор дополнительный оптический элемент для создания небольшого отражения назад.

Недостатком известного технического решения является то, что 1) нет возможности использовать для удвоения кристаллы с синхронизмом второго типа, 2) нет возможности использовать двухпроходную схему ГВГ, в которой излучение как на основной частоте, так и на частоте второй гармоники дважды проходит через нелинейный кристалл.

Существенного увеличения мощности удастся достичь, если, во-первых, кристалл поместить внутрь объемного резонатора, а, во-вторых, заставить волоконный лазер генерировать на модах резонатора. В рассмотренных ранее вариантах положение объемного резонатора предлагалось либо сделать внутри резонатора волоконного лазера, либо обеспечить лишь частичное перекрытие этих резонаторов. Благодаря увеличению мощности основного излучения в таком объемном резонаторе и благодаря квадратичной зависимости мощности излучения второй гармоники от основной происходит увеличение мощности второй гармоники.

Перед авторами стояла задача разработать волоконный лазер с возможностью внутрирезонаторной генерации оптических вторых и третьих гармоник.

Поставленная задача решается тем, что по первому варианту волоконный лазер с внутрирезонаторной генерацией оптических гармоник в резонансном отражателе содержащий оптически связанными хотя бы один источник излучения накачки, волоконный световод, спектрально-селективный отражающий элемент, волоконный модуль спектрального сведения, поддерживающий поляризацию излучения усиливающий волоконный световод, торец волокна линейного резонатора, коллимирующий оптический элемент, фокусирующий оптический элемент, резонансный отражатель содержащий дихроичное просветленное зеркало, первый нелинейный кристалл, дополнительно оснащен полуволновой пластинкой, расположенной между коллимирующий оптический элементом и фокусирующим оптическим элементом и выполненной с возможностью управления направлением поляризации излучения волн основной гармоники на плоскость падения первого нелинейного кристалла, оптическим фильтром первого уровня выполненным выводящим излучение основной гармоники для уменьшения на выходе волоконного лазера с внутрирезонаторной генерацией оптических гармоник в резонансном отражателе доли излучения на основной частоте, которое исходит из дихроичного просветленного зеркала, а резонатор выполнен дополнительно содержащим просветленную фазовую пластинку, которая выполнена пропускающей излучение основной гармоники и второй гармоники и позволяющей изменять разность фаз излучения между основной гармоникой и второй гармоникой, первое возвращающее зеркало, которое выполнено отражающим оптическое излучение строго назад, возвращающий отражатель, которое выполнено отражающим назад основную гармонику и вторую гармонику, при этом оптическое излучение проходящее через резонатор делится посредством дихроичного просветленного зеркала на верхнее плечо включающее в себя первое возвращающее зеркало, и нижнее плечо включающее в себя последовательно расположенными первый нелинейный кристалл, который при этом выполнен для генерации второй гармоники, просветленная фазовая пластинка, возвращающий отражатель, и при этом радиусы кривизны первого возвращающего зеркала, возвращающего отражателя и дихроичного просветленного зеркала выбираются с возможностью фокусировки в первый нелинейный кристалл, при этом дихроичное просветленное зеркало выполнено с возможностью пропускания второй гармоники, при этом второе возвращающее зеркало выполнено в виде дихроичного телескопического телескопического отражателя с возможностью отражения пучков основной гармоники и второй гармоники по одному и тому же оптическому пути либо в виде возвращающего зеркала либо в виде телескопического отражателя, состоящего из поворотного зеркала и возвращающего зеркала либо в виде телескопического отражателя, состоящего из линзы и возвращающего зеркала, далее первый нелинейный кристалл выполнен с просветлением оптических поверхностей либо с оптическими поверхностями, ориентированными под углом Брюстера, при этом спектрально-селективный отражающий элемент выполнен в виде волоконной брэгговской решетки или объемной дифракционной решеткой либо спектрально-селективный отражающий элемент выполнен в виде призмы в сочетании с отражающим зеркалом или призмы Литтрова с отражающим покрытием на поверхности, на которую нормально падает пучок лазерного излучения после преломления на входной поверхности призмы, далее поддерживающий поляризацию излучения усиливающий волоконный световод выполнен в виде стеклянного оптического волокна, либо стеклянного оптического волокна, допированного редкоземельными элементами или легированного оксидами германия, фосфора, а также их сочетанием, при этом в оксидную матрицу может входить соединение химического элемента Si, N, Ga, Al, Fe, F, Ti, B, Sn, Ba, Та, Zr, Bi.

По второму варианту волоконный лазер с внутрирезонаторной генерацией оптических гармоник в резонансном отражателе содержащий оптически связанными хотя бы один источник излучения накачки, волоконный световод, спектрально-селективный отражающий элемент, волоконный модуль спектрального сведения, поддерживающий поляризацию излучения усиливающий волоконный световод, торец волокна линейного резонатора, коллимирующий оптический элемент, фокусирующий оптический элемент, резонансный отражатель, содержащий дихроичное просветленное зеркало, первый нелинейный кристалл, дополнительно оснащен полуволновой пластинкой расположенной между коллимирующий оптический элементом и фокусирующим оптическим элементом и выполненной с возможностью управления направлением поляризации излучения волн основной гармоники на плоскость падения первого нелинейного кристалла, оптическим фильтром второго уровня, выполненный удаляющим излучение основной и второй гармоники и оставляющим в выходном пучке излучения только излучение третьей гармоники, которое исходит из первого возвращающего зеркала; а резонатор выполнен дополнительно содержащим, первое возвращающее зеркало, которое выполнено пропускающим вторую гармонику и третью гармонику, при этом отражающую назад основную гармонику по тому же оптическому пути , возвращающий отражатель, который выполнен отражающим назад основную гармонику и вторую гармонику, просветленную фазовую пластинку, которая выполнена пропускающей излучение основной гармоники и второй гармоники и позволяющей изменять разность фаз излучения между основной гармоникой и второй гармоникой, второй нелинейный кристалл, выполненный для генерации третьей гармоники; поворотное зеркало, выполненное отражающим основную гармонику и вторую гармонику, при этом оптическое излучение проходящее через резонатор делится посредством дихроичного просветленного зеркала на верхнее плечо включающее в себя оптически связанными поворотное зеркало, второй нелинейный кристалл, первое возвращающее зеркало, и нижнее плечо включающее в себя последовательно расположенными первый нелинейный кристалл, который выполнен для генерации второй гармоники, возвращающий отражатель, при этом дихроичное просветленное зеркало и поворотное зеркало выполнены отражающими для второй гармоники таким образом, чтобы максимальная доля излучения второй гармоники попадала во второй нелинейный кристалл, при этом радиусы кривизны первого возвращающего зеркала, возвращающего отражателя, дихроичного просветленного зеркала и поворотного зеркала выбираются с возможностью фокусировки в первый нелинейный кристалл и во второй нелинейный кристалл, при этом возвращающий отражатель выполнен в виде возвращающего зеркала либо в виде телескопического отражателя, состоящего из поворотного зеркала и возвращающего зеркала либо в виде телескопического отражателя, состоящего из линзы и возвращающего зеркала, при этом первый нелинейный кристалл выполнен с оптическими поверхностями с антиотражающими покрытиями ориентированными для наклонного падения на кристалл, а второй нелинейный кристалл выполнен с оптическими поверхностями с антиотражающими покрытиями ориентированными для наклонного падения на кристалл, либо первый нелинейный кристалл выполнен с оптическими поверхностями без антиотражающих покрытий ориентированными для наклонного падения на кристалл под углом Брюстера, а второй нелинейный кристалл выполнен с оптическими поверхностями с антиотражающими покрытиями ориентированными для наклонного падения на кристалл, первый нелинейный кристалл выполнен с оптическими поверхностями с антиотражающими покрытиями ориентированными для наклонного падения на кристалл, а второй нелинейный кристалл выполнен с оптическими поверхностями без антиотражающих покрытий ориентированными для наклонного падения на кристалл под углом Брюстера, первый нелинейный кристалл выполнен с оптическими поверхностями без антиотражающих покрытий ориентированными для наклонного падения на кристалл под углом Брюстера, а второй нелинейный кристалл выполнен с оптическими поверхностями без антиотражающих покрытий ориентированными для наклонного падения на кристалл под углом Брюстера, при этом спектрально-селективный отражающий элемент выполнен в виде волоконной брэгговской решетки или объемной дифракционной решеткой либо спектрально-селективный отражающий элемент выполнен в виде призмы в сочетании с отражающим зеркалом или призмы Литтрова с отражающим покрытием на поверхности, на которую нормально падает пучок лазерного излучения после преломления на входной поверхности призмы, далее поддерживающий поляризацию излучения усиливающий волоконный световод выполнен в виде стеклянного оптического волокна, либо стеклянного оптического волокна, допированного редкоземельными элементами или легированного оксидами германия, фосфора, а также их сочетанием, при этом в оксидную матрицу может входить соединение химического элемента Si, N, Ga, Al, Fe, F, Ti, B, Sn, Ba, Та, Zr, Bi.

Техническим эффектом заявляемого технического решения является увеличение мощности генерации второй и третьей гармоники до 4 раз, увеличение стабильности генерации лазерного излучения.

На Фиг.1 Представлена схема первого варианта в виде волоконного лазера с внутрирезонаторной генерацией оптической второй гармоники в резонансном отражателе, где 1 - источник излучения накачки, 2 - спектрально-селективный отражающий элемент, 3 - волоконный модуль спектрального сведения, 4 - поддерживающий поляризацию излучения усиливающий волоконный световод, 5 - торец волокна линейного резонатора, 6 - коллимирующий оптический элемент, 7 - полуволновая пластинка, 8 - фокусирующий оптический элемент, 9 - дихроичное просветленное зеркало, 10 - первое возвращающее зеркало, 11 - первый нелинейный кристалл, 12 - возвращающий отражатель, 13 - резонансный отражатель, 14 - просветленная фазовая пластинка, 15 - выходное излучение генерации второй гармоники, 16 - оптический фильтр первого уровня.

На Фиг.2. представлен волоконный лазер с внутрирезонаторной генерацией оптических гармоник в резонансном отражателе выполненный в случае где возвращающий отражатель 12 выполнен в виде телескопического отражателя, состоящего из линзы и возвращающего зеркала, где, 12’ -линза, 12’’ - возвращающее зеркало.

На Фиг.3 Представлена схема второго варианта в виде волоконного лазера с внутрирезонаторной генерацией оптической второй гармоники и третьей гармоники в резонансном отражателе, где, 1 - источник излучения накачки, 2 - спектрально-селективный отражающий элемент, 3 - волоконный модуль спектрального сведения, 4 - поддерживающий поляризацию излучения усиливающий волоконный световод, 5 - торец волокна линейного резонатора, 6 - коллимирующий оптический элемент, 7 - полуволновая пластинка, 8 - фокусирующий оптический элемент, 9 - дихроичное просветленное зеркало, 10 - первое возвращающее зеркало, 11 - первый нелинейный кристалл, 12 - возвращающий отражатель, 13 - резонансный отражатель, 14 - просветленная фазовая пластинка, 17 - излучение второй гармоники, поступающее во второй нелинейный кристалл, 18 - второй нелинейный кристалл, 19 - поворотное зеркало, 20 - оптический фильтр второго уровня, 21 - выходное излучение генерации третьей гармоники.

На фиг. 4 Представлен отражатель Фокса-Смита, где, 9 - дихроичное просветленное зеркало, 10 - первое возвращающее зеркало, 12 - возвращающий отражатель, 22 - направление падающего на отражатель Фокса-Смита излучения, 23 - направление отраженного вбок падающего излучения, а также выходящего из отражателя Фокса-Смита и уходящего за пределы лазера излучения, 24 - нижнее плечо отражателя Фокса-Смита, 25 - направление обратного отражения отражателя Фокса-Смита.

На фиг.5 Коэффициент а) отражения и б) увеличения мощности в резонансе от эффективного коэффициента отражения возвращающего отражателя 12 при максимальном коэффициенте отражения 100% для первого возвращающего зеркала 10 для двух значений коэффициента отражения входного дихроичного просветленного зеркала 9 (95% и 98% для кривой 26 и 27 соответственно).

В заявляемом техническом решении предлагается поместить нелинейный кристалл во вложенный объемный резонатор и расположить этот объемный резонатор непосредственно на край линейного резонатора волоконного лазера. Такой объемный резонатор в отличие от случая частичного перекрытия резонаторов называется вложенным. Вложенный резонатор, помещенный на край основного резонатора лазера называют резонансным отражателем. Таким образом, в техническом решении предлагается поместить нелинейный кристалл внутрь резонансного отражателя и воспользоваться тем, что у линейного резонатора в резонансном отражателе излучение дважды проходит через нелинейный кристалл. Кроме того, в техническом решении предлагается объединить излучение пучков второй гармоники, генерируемых при прохождении нелинейного кристалла в одном и противоположном направлении, увеличивая мощность генерации второй гармоники за счет процессов когерентного сложения.

Заявляемый по первому варианту волоконный лазер с внутрирезонаторной генерацией оптических гармоник в резонансном отражателе работает следующим образом. Хотя бы один источник излучения накачки 1, волоконный световод, спектрально-селективный отражающий элемент 2, волоконный модуль спектрального сведения 3, поддерживающий поляризацию излучения усиливающий волоконный световод 4, торец волокна линейного резонатора 5, коллимирующий оптический элемент 6, фокусирующий оптический элемент 8, резонансный отражатель 13 оптически связанны между собой. Лазерное излучение хотя бы одного источника излучения накачки 1 заводится в волоконный световод через волоконный модуль спектрального сведения 3. Далее поддерживающий поляризацию оптического излучения усиливающий волоконный световод 4 усиливает интенсивность излучения на основной частоте, торец волокна линейного резонатора 5 сколот таким образом, чтобы предотвратить возвращение отраженного от него оптического излучения обратно в поддерживающий поляризацию излучения усиливающий волоконный световод 4 во избежание образования паразитной обратной связи и уменьшающей стабильность генерации во времени, коллимирующий оптический элемент 6 коллимирует сильно расходящееся излучение на основной частоте, выходящее из волоконного световода и фокусирует идущее от резонансного отражателя 13 излучение обратно в волоконный световод, фокусирующий оптический элемент 8 согласует моду излучения идущего от коллимирующего оптического элемента 6 с модой резонансного отражателя 13, резонансный отражатель 13 обеспечивает локальное увеличение мощности внутри себя.

Оптическое излучение попадающее в резонансный отражатель 13 делится посредством дихроичного просветленного зеркала 9 на верхнее плечо включающее в себя первое возвращающее зеркало 10, и нижнее плечо включающее в себя последовательно расположенными первый нелинейный кристалл 11, просветленную фазовую пластинку 14, возвращающий отражатель 12. Падающее на резонансный отражатель 13 излучение частично отражается от дихроичного просветленного зеркала 9 (и уходит за пределы волоконного лазера), а другая часть проходит через дихроичное просветленное зеркало 9 попадает в резонансный отражатель 13. Внутри резонансного отражателя 13 излучение на основной частоте бегает поочередно от дихроичного просветленного зеркала 9 до первого возвращающего зеркала 10 и обратно, а потом через первый нелинейный кристалл 11 и фазовую пластинку 14 до возвращающего отражателя 12 и обратно. Далее процесс циркуляции по резонатору 13 излучения основной частоты повторяется многократно. Вместе с этим, при каждом очередном отражении от дихроичного просветленного зеркала 9 часть излучения (пропорциональная коэффициенту пропускания дихроичного просветленного зеркала 9) проходит через него. Характерные значения коэффициента пропускания дихроичного просветленного зеркала 9 лежат в диапазоне 0.5% - 10%. Для излучения, идущего от первого возвращающего зеркала 10, эта часть далее попадает (проходя через фокусирующий оптический элемент 8, полуволновую пластинку 7, коллимирующий оптический элемент 6, торец волокна линейного резонатора 5) в поддерживающий поляризацию излучения усиливающий волоконный световод 4, а для излучения, идущего от возвращающего отражателя 12, выходит из лазера. При этом излучение второй гармоники благодаря селективным свойствам дихроичного просветленного зеркала 9 не может постоянно циркулировать по резонансному отражателю 13. Оно рождается на проходе основного излучения по первому нелинейному кристаллу 11, от дихроичного просветленного зеркала 9 к возвращающему отражателю 12. Далее, сгенерированное на первом проходе излучение второй гармоники распространяется вместе с излучением основной гармоники до возвращающего отражателя 12 и обратно до первого нелинейного кристалла 11, а затем увеличивается по мощности на втором проходе через первый нелинейный кристалл 11 и идет до дихроичного просветленного зеркала 9. При этом, первый нелинейный кристалл 11, выполнен для генерации второй гармоники. Далее излучение второй гармоники покидает резонансный отражатель 13 в направлении 15, проходя оптический фильтр первого уровня 16, используемый для удаления примеси излучения на основной частоте - выводящим излучение основной гармоники для уменьшения на выходе волоконного лазера с внутрирезонаторной генерацией оптических гармоник в резонансном отражателе доли излучения на основной частоте. В качестве элемента 7 дополнительно используется полуволновая пластинка, расположенная между коллимирующим оптическим элементом 6 и фокусирующим оптическим элементом 8 и выполненная с возможностью управления направлением поляризации излучения волн основной гармоники на плоскость падения первого нелинейного кристалла 11. Для обеспечения условия синхронизма по направлению поляризации основного излучения и предлагается управлять поляризацией с помощью полуволновой пластинки 7.

В заявляемом техническом решении предлагается объединить функцию отражателя и высокодобротного резонатора при использовании резонансного отражателя с линейной геометрией. Примером такого резонансного отражателя 13 является отражатель Фокса-Смита, в котором излучение, отраженное от входного зеркала резонансного отражателя, уходит из волоконного лазера, а обратно в активную среду возвращается часть излучения, которая заходила в резонансный отражатель. Отражатель Фокса-Смита в простейшем случае представляет собой систему трех зеркал (Фиг.4). Падающее излучение мощностью P_in попадает в направлении падающего излучения 22 на дихроичное просветленное зеркало 9. От него часть излучения P_r⁰ отражается (направление отраженного вбок падающего излучения 23 на Фиг. 4), а оставшаяся часть заходит в отражатель Фокса-Смита. Здесь оно вначале идет по верхнему плечу, а после отражения от первого возвращающего зеркала 10 снова попадает на дихроичное просветленное зеркало 9 и частично поступает в нижнее плечо отражателя Фокса-Смита 24, где так же идет до возвращающего отражателя 12, а после отражения идет обратно. В зависимости от коэффициента отражения входного дихроичного просветленного зеркала 9 (R₉) и возвращающих зеркал (первого возвращающего зеркала 10 (R₁₀) и возвращающего отражателя 12 (R₁₂₎) изменяется амплитуда и ширина пиков обратного отражения. Коэффициент резонансного отражения R_F-S в направлении обратного отражения отражателя Фокса-Смита 25 имеет вид:

R_F-S ≡P _r /P _in =(1-R₉)²R₁₀/(1-R₉(R₁₀R₁₂)^1/2)². (1)

Здесь следует отметить, что в предлагаемом техническом решении в верхнем и нижнем плечах присутствуют дополнительные оптические элементы. Учет их влияния потребует замены коэффициентов отражения R₁₀, R₁₂ на их эффективные значения R₁₀^*, R₁₂^* в которых следует дважды домножить коэффициенты отражения на коэффициенты пропускания оптических элементов соответствующих плеч (T_9-10 и T_9-12 соответственно). То есть заменить R₁₀ и R₁₂ на R₁₀^* = R₁₀ T_9-10², и R₁₂^* = R₁₂ T_9-12² соответственно. Отметим, что излучение нулевого луча P_r⁰ далее в генерации не участвует, поэтому он не рассматривается. Необходимо накопить излучение в резонансном отражателе 13, в который планируется поместить первый нелинейный кристалл 11 для генерации второй гармоники (ГВГ). Если поместить первый нелинейный кристалл 11 в нижнее плечо и сделать зеркало R₁₂ отражающим для второй гармоники, то излучения ГВГ будет выходить из резонансного отражателя в сторону направления отраженного вбок падающего излучения 23 (нулевого луча), что позволит избежать добавления дополнительных селектирующих элементов непосредственно в резонатор волоконного лазера (это не отдельно отражатель, а лазер целиком без выходного фильтра). В связи с этим определяется коэффициент увеличения мощности в резонансном отражателе, как отношение мощности в нижнем плече P_9-12 к мощности, падающей на отражатель P_in. Данное выражение можно также найти из эффективных коэффициентов отражения зеркал отражателя Фокса-Смита.

P _9-12/ P_in = (1 - R₉)/(R₉ (1 — R₉(R₁₀^*R₁₂^*)^1/2)²). (2)

Оценим величину резонансного отражения [выражение (1)] и увеличения мощности (2) при отсутствии потерь в прямом плече отражателя R₁₀^* = 1 и величине отражения входного зеркала R₉ равном 95% и 98%. Зависимости этих величин от эффективного коэффициента отражения в смежном плече отражателя R₁₂^* приведены на Фиг. 5 а и 5 б соответственно. Из графиков видно, что при R₉ равном 95% и величине потерь в резонаторе 1 - R₁₂^* = 10% характерный коэффициент резонансного отражения достигнет 25%, а внутрирезонаторная мощность увеличится в 5 раз. При большем коэффициенте отражения входного зеркала R₉ = 98% и потерях в нижнем плече 1 - R₁₂^* = 5% эффективный коэффициент резонансного отражения будет на уровне 20%, а мощность в резонансном отражателе увеличится на порядок (достигнет 10P_in). Таким образом, поскольку мощность ГВГ квадратично зависит от мощности на основной частоте, то по сравнению с внерезонаторной ГВГ можно ожидать увеличение мощности на два порядка.

Таким образом, в этом техническом решении в волоконном лазере генерируются лишь те моды, которые являются собственными и для резонансного отражателя. Увеличение интенсивности происходит только в резонансном отражателе, в который предлагается поместить нелинейный кристалл. Отметим, что в предлагаемом варианте тип удвоения остается внутрирезонаторным. Для того чтобы уменьшить величину нелинейных эффектов в волоконном световоде, коэффициент обратного отражения резонансного отражателя должен быть не очень большим. В волоконных лазерах коэффициент отражения выходного зеркала обычных не превышает 15%, поэтому можно ограничить коэффициент отражения резонансного отражателя ненамного большей величиной ≤ 25%.

Следует отметить, что для ГВГ требуется выполнение условий фазового синхронизма. В общем случае условие фазового синхронизма имеет вид:

k ₂ = k’₁ + k’’₁, (3)

где k₂, k’₁, k’’₁ - волновой вектор второй, а k’₁ и k’’₁ - волновые вектора основной гармоник. Причем, длина волновых векторов связана с длинами волны гармоник в вакууме (λ₂, λ₁) и показателем преломления среды гармоник (n₂, n’₁ и n’’₁) следующим образом: |k₂| = 2 π n₂/ λ₂, |k’₁| = 2 π n’₁/ λ₁, |k’’₁| = 2 π n’’₁/ λ₁. Различают два типа синхронизма. Для первого типа синхронизма волновые вектора k’₁ и k’’₁ соответствуют одной и той же поляризации. В применении к внутрирезонаторной генерации этот случай соответствует ситуации, когда эти вектора совпадают. Для второго типа синхронизма волновые вектора k’₁ и k’’₁ различны и соответствуют взаимно перпендикулярным направлениям поляризаций. При поиске направлений синхронизма (направлений, для которых выполнено условие (3)) в нелинейных кристаллах используют главные кристаллографические плоскости, а направления поляризаций излучения волн основной и второй гармоник оказываются привязанными к кристаллографическим осям и плоскостям. Таким образом, в рассматриваемом техническом решении для обеспечения условия синхронизма по направлению поляризации основного излучения предлагается управлять поляризацией с помощью полуволновой пластинки 7.

Использование линейного резонансного отражателя для ГВГ приводит к тому, что вторая гармоника генерируется в двух направлениях. Однако в предложенном техническом решении появляется возможность объединить в один пучок две волны второй гармоники, генерируемые при прохождении основного излучения по нелинейному кристаллу вперед и назад. Для этого нужно сделать возвращающий отражатель 12 отражающим не только для излучения основной, но и второй гармоники. Следует учесть, что процесс ГВГ фазовочувствительный, поэтому для дополнительного увеличения эффективности ГВГ потребуется принять меры по согласованию фаз основной и второй гармоник при повторном проходе через нелинейный кристалл с помощью фазовой пластинки 14. Таким образом, резонансный отражатель 13 выполнен содержащим дихроичное просветленное зеркало 9, оптическое излучение проходящее через резонатор делится посредством дихроичного просветленного зеркала 9 на верхнее плечо включающее в себя первое возвращающее зеркало 10, и нижнее плечо включающее в себя последовательно расположенными первый нелинейный кристалл 11, который при этом выполнен для генерации второй гармоники, просветленную фазовую пластинку 14, возвращающий отражатель 12, и при этом радиусы кривизны первого возвращающего зеркала 10, возвращающего отражателя 12 и дихроичного просветленного зеркала 9 выбираются с возможностью фокусировки в первый нелинейный кристалл 11, при этом дихроичное просветленное зеркало 9 выполнено с возможностью пропускания второй гармоники, первое возвращающее зеркало 10, которое выполнено отражающим оптическое излучение строго назад, первый нелинейный кристалл 11, возвращающий отражатель 12, который выполнен отражающим назад основную гармонику и вторую гармонику, просветленную фазовую пластинку 14, которая выполнена пропускающей излучение основной гармоники и второй гармоники и позволяющей изменять разность фаз излучения между основной гармоникой и второй гармоникой. На первом проходе генерируемое излучение доходит до возвращающего отражателя 12 и возвращается назад вместе с излучением на основной частоте. После второго прохода через первый нелинейный кристалл 11 излучение второй гармоники покидает резонансный отражатель 13 через дихроичное просветленное зеркало 9 и проходит через оптический фильтр 16, используемый для уменьшения на выходе лазера доли излучения на основной частоте. В случае использования нелинейного кристалла с критическим типом синхронизма или со вторым типом синхронизма после первого прохода на выходе из кристалла образуется несколько параллельных пучков (основной/второй гармоник и разных поляризаций). В такой ситуации возвращающий отражатель 12 нужно сделать телескопическим. Замена отражателя позволит как сделать резонатор высокодобротным для обоих пучков/ для обеих поляризаций, так и увеличить эффективность ГВГ на втором проходе через нелинейный кристалл (Фиг.2). Таким образом, возвращающий отражатель 12 может быть выполнен в виде возвращающего зеркала либо в виде телескопического отражателя, состоящего из поворотного зеркала и возвращающего зеркала либо в виде телескопического отражателя, состоящего из линзы и возвращающего зеркала. При этом техническое решение позволяет использовать как кристаллы без просветления оптических поверхностей (например, кристаллы с оптическими поверхностями, ориентированными под углом Брюстера), так и кристаллы с просветлением оптических поверхностей. Таким образом, иная схема резонансного отражателя 13, который, теперь без внесения дополнительных элементов, может отражать излучение назад, поэтому можно использовать не только кристаллы с просветленными оптическими поверхностями, но и с поверхностями, ориентированными под углом Брюстера.

Следует также отметить, что в техническом решении, по второму варианту, можно реализовать и увеличение эффективности при создании параметрических генераторов или генерации третьей гармоники. Для этого, схема в части резонансного отражателя 13 будет иной - добавлено поворотное зеркало 19 и второй нелинейный кристалл 18 в верхнее плечо отражателя до первого возвращающего зеркала 10, а остальные элементы схемы волоконного лазера как и по первому варианту реализации, хотя бы один источник излучения накачки 1, волоконный световод, спектрально-селективный отражающий элемент 2, волоконный модуль спектрального сведения 3, поддерживающий поляризацию излучения усиливающий волоконный световод 4, торец волокна линейного резонатора 5, коллимирующий оптический элемент 6, фокусирующий оптический элемент 8, резонансный отражатель 13 оптически связанны между собой. Также, как и в первом варианте технического решения, падающее на резонансный отражатель 13 излучение частично отражается от дихроичного просветленного зеркала 9 и уходит за пределы волоконного лазера. На первом проходе излучение ГВГ отразится от возвращающего отражателя 12, который выполнен отражающим назад основную гармонику и вторую гармонику, а излучение ГВГ после второго прохода должно быть направлено во второй нелинейный кристалл 18 для генерации третьей гармоники. Для этого дихроичное просветленное зеркало 9 должно быть дихроичным (высокоотражающим и для излучения ГВГ). При этом дихроичное просветленное зеркало 9 и поворотное зеркало 19 выполнены отражающими для второй гармоники таким образом, чтобы максимальная доля излучения второй гармоники попадала во второй нелинейный кристалл 18. Первое возвращающее зеркало 10 должно быть высокопропускающим для излучения третьей и второй гармоники, а также при этом отражающую назад основную гармонику по тому же оптическому пути. На выходе, поставлен оптический фильтр второго уровня 20, который выполнен удаляющим излучение основной и второй гармоники и оставляющим в выходном пучке излучения только излучение третьей гармоники, которое исходит из первого возвращающего зеркала 10 для уменьшения доли излучения на основной частоте и частоте ГВГ. Далее радиусы кривизны первого возвращающего зеркала 10, возвращающего отражателя 12, дихроичного просветленного зеркала 9 и поворотного зеркала 19 выбираются с возможностью фокусировки в первый нелинейный кристалл 11 выполненный для генерации второй гармоники и во второй нелинейный кристалл 18 выполненный для генерации третьей гармоники. Кроме того, просветленная фазовая пластинка 14, как и для первого варианта технического решения, выполнена пропускающей излучение основной гармоники и второй гармоники и позволяющей изменять разность фаз излучения между основной гармоникой и второй гармоникой.

При обеспечении условий синхронизма и оптимальной фокусировки можно повысить эффективность генерации третьей гармоники или параметрических процессов за счет резонансного увеличения интенсивности излучения основной частоты и вызванного этим увеличением ростом мощности ГВГ.

Как и для первого варианта заявляемого технического решения, во втором варианте возвращающий отражатель 12 может быть выполнен в виде телескопического отражателя, состоящего из поворотного зеркала и возвращающего зеркала либо телескопического отражателя, состоящего из линзы и возвращающего зеркала с возможностью отражения пучков основной гармоники и второй гармоники по одному и тому же оптическому пути, либо возвращающий отражатель 12 может быть выполнен в виде возвращающего зеркала.

Кроме того, волоконный лазер дополнительно оснащен полуволновой пластинкой 7, которая расположена между коллимирующим оптическим элементом 6 и фокусирующим оптическим элементом 8 при этом полуволновая пластинка 7 выполнена с возможностью управления направлением поляризации излучения волн основной гармоники на плоскость падения первого нелинейного кристалла 11 для обеспечения условия синхронизма. При этом первый нелинейный кристалл 11 может быть выполнен с оптическими поверхностями с антиотражающими покрытиями ориентированными для наклонного падения на кристалл, а второй нелинейный кристалл 18 выполнен с оптическими поверхностями с антиотражающими покрытиями ориентированными для наклонного падения на кристалл, либо первый нелинейный кристалл 11 выполнен с оптическими поверхностями без антиотражающих покрытий ориентированными для наклонного падения на кристалл под углом Брюстера, а второй нелинейный кристалл 18 выполнен с оптическими поверхностями с антиотражающими покрытиями ориентированными для наклонного падения на кристалл, либо первый нелинейный кристалл 11 выполнен с оптическими поверхностями с антиотражающими покрытиями ориентированными для наклонного падения на кристалл, а второй нелинейный кристалл 18 выполнен с оптическими поверхностями без антиотражающих покрытий ориентированными для наклонного падения на кристалл под углом Брюстера, либо первый нелинейный кристалл 11 выполнен с оптическими поверхностями без антиотражающих покрытий ориентированными для наклонного падения на кристалл под углом Брюстера, а второй нелинейный кристалл 18 выполнен с оптическими поверхностями без антиотражающих покрытий ориентированными для наклонного падения на кристалл под углом Брюстера. Характерные значения коэффициента пропускания дихроичного просветленного зеркала 9 также лежат в диапазоне 0.5% - 10%.

Кроме того, как в первом варианте, так и во втором варианте возможно использование спектрально-селективного отражающего элемента 2 в виде волоконной брэгговской решетки или объемной дифракционной решеткой. А также спектрально-селективного отражающего элемента в виде призмы в сочетании с отражающим зеркалом или призмы Литтрова с отражающим покрытием на поверхности, на которую нормально падает пучок лазерного излучения после преломления на входной поверхности призмы. Кроме того, поддерживающий поляризацию излучения усиливающий волоконный световод 4 может быть выполнен в виде стеклянного оптического волокна, либо стеклянного оптического волокна, допированного редкоземельными элементами или легированного оксидами германия, фосфора, а также их сочетанием, при этом в оксидную матрицу может входить соединение химического элемента Si, N, Ga, Al, Fe, F, Ti, B, Sn, Ba, Та, Zr, Bi.

Таким образом, отсутствие, в заявляемом техническом решении, слабоотражающих под прямым углом пар поверхностей будет предохранять лазер от образования паразитных интерферометров (предлагается использовать наклонное падение оптического излучения на поверхности нелинейных кристаллов) улучшит стабильность генерации в лазере. Преимуществом технического решения является сохранение относительно высокой стабильности лазера с относительно невысоким уровнем флуктуаций интенсивности излучения (порядка нескольких процентов).

Техническое решение относится к области оптического приборостроения и может быть использовано в лазерных проекторах и цветной лазерной печати, в биомедицинской диагностике и лечении (проточная цитометрия и фотодинамическая терапия соответственно), а также для аналитических измерений (рамановская спектроскопия и конфокальная микроскопия) и в ряде других приложений, требующих применения волоконных лазеров с удвоением и утроением оптической частоты, которые генерируют излучение в видимой и ультрафиолетовой областях спектра. Техническое решение объединяет функцию отражателя и высокодобротного резонатора. Возможность селективного отражения назад собственных мод высокодобротного резонатора появляется и без внесения дополнительных элементов, если использовать линейный резонатор с наклонным падением на входное зеркало. Кроме того, в техническом решении предлагается объединить излучение пучков второй гармоники, генерируемых при прохождении нелинейного кристалла в одном и противоположном направлении, увеличивая мощность генерации второй гармоники за счет процессов когерентного сложения. Технический результат - повышение мощности генерации второй и третьей гармоник. 2 н. и 19 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Волоконный лазер с внутрирезонаторной генерацией оптических гармоник в резонансном отражателе, содержащий оптически связанные хотя бы один источник излучения накачки, волоконный световод, спектрально-селективный отражающий элемент, волоконный модуль спектрального сведения, поддерживающий поляризацию излучения усиливающий волоконный световод, торец волокна линейного резонатора, коллимирующий оптический элемент, фокусирующий оптический элемент, резонансный отражатель, содержащий дихроичное просветленное зеркало, первый нелинейный кристалл, отличающийся тем, что он дополнительно оснащен полуволновой пластинкой, расположенной между коллимирующим оптическим элементом и фокусирующим оптическим элементом и выполненной с возможностью управления направлением поляризации излучения волн основной гармоники на плоскость падения первого нелинейного кристалла, оптическим фильтром первого уровня, выполненным выводящим излучение основной гармоники для уменьшения на выходе волоконного лазера с внутрирезонаторной генерацией оптических гармоник в резонансном отражателе доли излучения на основной частоте, которое исходит из дихроичного просветленного зеркала, а резонатор выполнен дополнительно содержащим просветленную фазовую пластинку, которая выполнена пропускающей излучение основной гармоники и второй гармоники и позволяющей изменять разность фаз излучения между основной гармоникой и второй гармоникой, первое возвращающее зеркало, которое выполнено отражающим оптическое излучение строго назад, возвращающий отражатель, который выполнен отражающим назад основную гармонику и вторую гармонику, при этом оптическое излучение, проходящее через резонатор, делится посредством дихроичного просветленного зеркала на верхнее плечо, включающее в себя первое возвращающее зеркало, и нижнее плечо, включающее в себя последовательно расположенные первый нелинейный кристалл, который при этом выполнен для генерации второй гармоники, просветленную фазовую пластинку, возвращающий отражатель, и при этом радиусы кривизны первого возвращающего зеркала, возвращающего отражателя и дихроичного просветленного зеркала выбираются с возможностью фокусировки в первый нелинейный кристалл, при этом дихроичное просветленное зеркало выполнено с возможностью пропускания второй гармоники.

2. Волоконный лазер с внутрирезонаторной генерацией оптических гармоник в резонансном отражателе по п.1, отличающийся тем, что второе возвращающее зеркало выполнено в виде дихроичного телескопического телескопического отражателя с возможностью отражения пучков основной гармоники и второй гармоники по одному и тому же оптическому пути.

3. Волоконный лазер с внутрирезонаторной генерацией оптических гармоник в резонансном отражателе по п.1, отличающийся тем, что возвращающий отражатель выполнен в виде возвращающего зеркала.

4. Волоконный лазер с внутрирезонаторной генерацией оптических гармоник в резонансном отражателе по п.1, отличающийся тем, что возвращающий отражатель выполнен в виде телескопического отражателя, состоящего из поворотного зеркала и возвращающего зеркала.

5. Волоконный лазер с внутрирезонаторной генерацией оптических гармоник в резонансном отражателе по п.1, отличающийся тем, что возвращающий отражатель выполнен в виде телескопического отражателя, состоящего из линзы и возвращающего зеркала.

6. Волоконный лазер с внутрирезонаторной генерацией оптических гармоник в резонансном отражателе по п.1, отличающийся тем, что первый нелинейный кристалл выполнен с просветлением оптических поверхностей.

7. Волоконный лазер с внутрирезонаторной генерацией оптических гармоник в резонансном отражателе по п.1, отличающийся тем, что первый нелинейный кристалл выполнен с оптическими поверхностями, ориентированными под углом Брюстера.

8. Волоконный лазер с внутрирезонаторной генерацией оптических гармоник в резонансном отражателе по п.1, отличающийся тем, что спектрально-селективный отражающий элемент выполнен в виде волоконной брэгговской решетки или объемной дифракционной решеткой.

9. Волоконный лазер с внутрирезонаторной генерацией оптических гармоник в резонансном отражателе по п.1, отличающийся тем, что спектрально-селективный отражающий элемент выполнен в виде призмы в сочетании с отражающим зеркалом или призмы Литтрова с отражающим покрытием на поверхности, на которую нормально падает пучок лазерного излучения после преломления на входной поверхности призмы.

10. Волоконный лазер с внутрирезонаторной генерацией оптических гармоник в резонансном отражателе по п.1, отличающийся тем, что поддерживающий поляризацию излучения усиливающий волоконный световод выполнен в виде стеклянного оптического волокна, либо стеклянного оптического волокна, допированного редкоземельными элементами или легированного оксидами германия, фосфора, а также их сочетанием, при этом в оксидную матрицу может входить соединение химического элемента Si, N, Ga, Al, Fe, F, Ti, B, Sn, Ba, Та, Zr, Bi.

11. Волоконный лазер с внутрирезонаторной генерацией оптических гармоник в резонансном отражателе, содержащий оптически связанные хотя бы один источник излучения накачки, волоконный световод, спектрально-селективный отражающий элемент, волоконный модуль спектрального сведения, поддерживающий поляризацию излучения усиливающий волоконный световод, торец волокна линейного резонатора, коллимирующий оптический элемент, фокусирующий оптический элемент, резонансный отражатель, содержащий дихроичное просветленное зеркало, первый нелинейный кристалл, отличающийся тем, что он дополнительно оснащен полуволновой пластинкой, расположенной между коллимирующим оптическим элементом и фокусирующим оптическим элементом и выполненной с возможностью управления направлением поляризации излучения волн основной гармоники на плоскость падения первого нелинейного кристалла, оптическим фильтром второго уровня, выполненным удаляющим излучение основной и второй гармоник и оставляющим в выходном пучке излучения только излучение третьей гармоники, которое исходит из первого возвращающего зеркала; а резонатор выполнен дополнительно содержащим первое возвращающее зеркало, которое выполнено пропускающим вторую гармонику и третью гармонику, при этом отражающую назад основную гармонику по тому же оптическому пути, возвращающий отражатель, который выполнен отражающим назад основную гармонику и вторую гармонику, просветленную фазовую пластинку, которая выполнена пропускающей излучение основной гармоники и второй гармоники и позволяющей изменять разность фаз излучения между основной гармоникой и второй гармоникой, второй нелинейный кристалл, выполненный для генерации третьей гармоники; поворотное зеркало, выполненное отражающим основную гармонику и вторую гармонику, при этом оптическое излучение, проходящее через резонатор, делится посредством дихроичного просветленного зеркала на верхнее плечо, включающее в себя оптически связанные поворотное зеркало, второй нелинейный кристалл, первое возвращающее зеркало, и нижнее плечо, включающее в себя последовательно расположенные первый нелинейный кристалл, который выполнен для генерации второй гармоники, возвращающий отражатель, при этом дихроичное просветленное зеркало и поворотное зеркало выполнены отражающими для второй гармоники таким образом, чтобы максимальная доля излучения второй гармоники попадала во второй нелинейный кристалл, при этом радиусы кривизны первого возвращающего зеркала, возвращающего отражателя, дихроичного просветленного зеркала и поворотного зеркала выбираются с возможностью фокусировки в первый нелинейный кристалл и во второй нелинейный кристалл.

12. Волоконный лазер с внутрирезонаторной генерацией оптических гармоник в резонансном отражателе по п.11, отличающийся тем, что возвращающий отражатель выполнен в виде возвращающего зеркала.

13. Волоконный лазер с внутрирезонаторной генерацией оптических гармоник в резонансном отражателе по п.11, отличающийся тем, что возвращающий отражатель выполнен в виде телескопического отражателя, состоящего из поворотного зеркала и возвращающего зеркала.

14. Волоконный лазер с внутрирезонаторной генерацией оптических гармоник в резонансном отражателе по п.11, отличающийся тем, что возвращающий отражатель выполнен в виде телескопического отражателя, состоящего из линзы и возвращающего зеркала.

15. Волоконный лазер с внутрирезонаторной генерацией оптических гармоник в резонансном отражателе по п.11, отличающийся тем, что первый нелинейный кристалл выполнен с оптическими поверхностями с антиотражающими покрытиями, ориентированными для наклонного падения на кристалл, а второй нелинейный кристалл выполнен с оптическими поверхностями с антиотражающими покрытиями, ориентированными для наклонного падения на кристалл,

16. Волоконный лазер с внутрирезонаторной генерацией оптических гармоник в резонансном отражателе по п.11, отличающийся тем, что первый нелинейный кристалл выполнен с оптическими поверхностями без антиотражающих покрытий, ориентированными для наклонного падения на кристалл под углом Брюстера, а второй нелинейный кристалл выполнен с оптическими поверхностями с антиотражающими покрытиями, ориентированными для наклонного падения на кристалл.

17. Волоконный лазер с внутрирезонаторной генерацией оптических гармоник в резонансном отражателе по п.11, отличающийся тем, что первый нелинейный кристалл выполнен с оптическими поверхностями с антиотражающими покрытиями, ориентированными для наклонного падения на кристалл, а второй нелинейный кристалл выполнен с оптическими поверхностями без антиотражающих покрытий, ориентированными для наклонного падения на кристалл под углом Брюстера.

18. Волоконный лазер с внутрирезонаторной генерацией оптических гармоник в резонансном отражателе по п.11, отличающийся тем, что первый нелинейный кристалл выполнен с оптическими поверхностями без антиотражающих покрытий, ориентированными для наклонного падения на кристалл под углом Брюстера, а второй нелинейный кристалл выполнен с оптическими поверхностями без антиотражающих покрытий, ориентированными для наклонного падения на кристалл под углом Брюстера.

19. Волоконный лазер с внутрирезонаторной генерацией оптических гармоник в резонансном отражателе по п.11, отличающийся тем, что спектрально-селективный отражающий элемент выполнен в виде волоконной брэгговской решетки или объемной дифракционной решеткой.

20. Волоконный лазер с внутрирезонаторной генерацией оптических гармоник в резонансном отражателе по п.11, отличающийся тем, что спектрально-селективный отражающий элемент выполнен в виде призмы в сочетании с отражающим зеркалом или призмы Литтрова с отражающим покрытием на поверхности, на которую нормально падает пучок лазерного излучения после преломления на входной поверхности призмы.

21. Волоконный лазер с внутрирезонаторной генерацией оптических гармоник в резонансном отражателе по п.11, отличающийся тем, что поддерживающий поляризацию излучения усиливающий волоконный световод выполнен в виде стеклянного оптического волокна, либо стеклянного оптического волокна, допированного редкоземельными элементами или легированного оксидами германия, фосфора, а также их сочетанием, при этом в оксидную матрицу может входить соединение химического элемента Si, N, Ga, Al, Fe, F, Ti, B, Sn, Ba, Та, Zr, Bi.