УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЮСТИРОВКИ ОПТИЧЕСКОГО РЕЗОНАТОРА ЛАЗЕРА Советский патент 1994 года по МПК G02B7/198 

Изобретение относится к лазерной технике и может быть использовано для настройки оптических резонаторов лазеров, например газодинамических или лазеров с поперечной перекачкой активной среды.

Известно устройство для юстировки оптического резонатора типа эталона Фабри-Перо, включающее источник монохроматического излучения и механические узлы угловой юстировки зеркал резонатора [1] .

Однако это устройство не обеспечивает высокой точности юстировки, поскольку при его использовании необходимо визуальное наблюдение интерференционной картины, а при больших длинах резонатора, характерных для лазера, подобное наблюдение затруднено из-за малой светосилы и малой длины когерентности излучения нелазерных источников.

Наиболее близким к предлагаемому по своей технической сущности является устройство для юстировки оптического резонатора лазера, включающее автоколлиматор с передвижной сеткой [2] . Для юстировки резонатора с помощью этого устройства его размещают соосно с резонатором и, наблюдая в окуляр автоколлиматора, совмещают блики, отраженные от обоих зеркал резонатора, изменяя их угловое положение. Перемещение сетки необходимо для получения резкого изображения бликов при различных радиусах кривизны зеркал.

Недостатком такого устройства также является недостаточно высокая точность юстировки, которую оно обеспечивает. Это обусловлено, в частности, тем, что в поле зрения автоколлиматора в данном случае одновременно присутствуют и поэтому затрудняют наблюдение друг друга несколько бликов, соответствующих обеим рабочим поверхностям зеркал и нерабочей поверхности зеркала, обращенного к автоколлиматору. Кроме того, при юстировке резонаторов ИК-диапазона, где зеркала непрозрачны для видимой области спектра, или телескопических резонаторов с неплоскими подложками возможность использования устройства вообще оказывается проблематичной, поскольку при его использовании зондирующее излучение должно дважды пройти через обращенное к автоколлиматору зеркало.

Цель изобретения - повышение точности юстировки.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для юстировки оптического резонатора лазера, включающее автоколлиматор с передвижной сеткой, введены светоделительный кубик, установленный на оптической оси автоколлиматора и имеющий отражающее покрытие на грани, противолежащей автоколлиматору, а также два экрана, установленных с возможностью независимого перекрытия рабочих граней светоделительного кубика, параллельных оптической оси автоколлиматора, введенные экраны выполнены в виде светофильтров, имеющих различные спектральные пропускания в видимом диапазоне.

На чертеже представлена принципиальная схема устройства для юстировки оптического резонатора.

Устройство содержит автоколлиматор 1 с передвижной сеткой 2 и отсчетной шкалой 3, позволяющей измерять перемещение окулярной сборки с сеткой 2, поворотное зеркало 4, которое для уменьшения габаритов устройства разворачивает оптическую ось автоколлиматора 1 на 90^о, светоделительный кубик 5, установленный на развернутой оптической оси автоколлиматора 1, а также экраны 6 и 7, установленные с возможностью независимого перекрытия рабочих граней кубика 5, параллельных указанной оси (механический привод экранов на чертеже не показан). При этом диагональная грань 8 кубика 5 является светоделительной а противолежащая автоколлиматору 1 грань 9 - отражающей. Экраны 6 и 7 могут быть выполнены в виде светофильтров, пропускающих различные спектральные участки видимого излучения.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. Прежде всего осуществляется его сопряжение с юстируемым резонатором, который образован зеркалами 10 и 11. Для этого развернутую зеркалом 4 оптическую ось автоколлиматора 1 ориентируют перпендикулярно оптической оси резонатора, а центр светоделительного кубика 5 совмещают с этой осью. Сетка 2 подсвечивается источником света (на чертеже не показан). С помощью экранов 6 и 7 перекрывают обращенные к зеркалам 10 и 11 выходные грани светоделительного кубика 5 и подвижками сетки 2 добиваются резкого ее изображения в фокальной плоскости автоколлиматора 1. Это первичное изображение образуется в результате нормального отражения зондирующего излучения от грани 9 кубика 5. Таким образом автоколлиматор 1 оказывается выставленным на бесконечность. Далее открывают экран 6 и идентифицируют появившиеся в фокальной плоскости резкие (в случае, если зеркало 10 плоское) изображения сетки 2 последовательно убывающей интенсивности, которые образуются в результате многократных отражений света между поверхностями 10, 8 и 9. Причем всякий раз свет частично проходит через поверхность 8 и создает очередное изображение сетки 2 в фокальной плоскости автоколлиматора 1. Путем угловой регулировки положения зеркала 10 приводят все последовательные изображения сетки 2 в середину поля окуляра, т. е. до совмещения с первичным изображением, отраженным от грани 9. Далее закрывают экран 6 и открывают экран 7. При этом в поле зрения исчезнут все изображения связанные с отражением от зеркала 10 и появится нерезкое изображение сетки 2, отраженное от зеркала 11. Путем осевого перемещения сетки 2 и всей окулярной сборки получают резкое изображение сетки в поле зрения, а затем, используя механизмы угловой регулировки зеркала 11, юстируют его по углу до точного совпадения изображения сетки с центром поля зрения (взаимное расположение устройства и зеркала 10 при этом не изменяется). Этим и заканчивается юстировка оптического резонатора, образованного зеркалами 10 и 11.

Следует отметить, что в соответствии с проведенными расчетами для всех случаев практически применяемых оптических резонаторов, как устойчивых, так и неустойчивых, необходимая для получения резких изображений сетки величина ее смещения не должна превышать 6 см.

Автоколлиматор с такими смещениями сетки вполне осуществим, т. е. предлагаемое устройство реализуемо для всех практически интересных случаев. Точность юстировки при использовании данного технического решения составляет величину ≈ 1,5''.

Таким образом, использование изобретения позволяет повысить точность юстировки оптического резонатора лазера примерно на два порядка по сравнению с базовым объектом - устройством, основанным на совмещении бликов, которые получаются при отражении от зеркал резонатора излучения газового лазера. (56) 1. В. В. Лебедева. Техника оптической спектроскопии. - М. , Издательство Московского университета, 1977, с. 254-256.

2. D. R. Herriott. Optical properties of a continuous Helium-Neon optical maser. "Journal of The Optical Society of America" v. 52, N 1, 1962, p. 31-37.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЮСТИРОВКИ ОПТИЧЕСКОГО РЕЗОНАТОРА ЛАЗЕРА, включающее автоколлиматор с передвижной сеткой, отличающееся тем, что, с целью повышения точности юстировки, в него введены светоделительный кубик, установленный на оптической оси автоколлиматора и имеющий отражающее покрытие на грани, противолежащей автоколлиматору, а также два экрана, установленных с возможностью независимого перекрытия рабочих граней светоделительного кубика, параллельных оптической оси автоколлиматора. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что экраны выполнены в виде светофильтров, имеющих различные спектральные пропускания в видимом диапазоне.