ТВЕРДОТЕЛЬНЫЙ ЛАЗЕР С ПРЕОБРАЗОВАНИЕМ ЧАСТОТЫ ИЗЛУЧЕНИЯ В ТРЕТЬЮ ГАРМОНИКУ Советский патент 1994 года по МПК H01S3/10 

Твердотельный лазер с преобразованием частоты излучения в третью гармонику.

Целью настоящего изобретения является повышение эффективности преобразования основного излучения в излучение третьей гармоники.

Указанная цель достигается тем, что в известном твердотельном лазере, содержащем преобразователь частоты основного излучения во вторую гармонику и преобразователь излучения в третью гармонику, а также согласователь пучков основного излучения и излучения второй гармоники на входе в преобразователе в третью гармонику, последний установлен внутри резонатора лазера.

Такая конструкция позволяет согласовывать излучения на основной частоте и на частоте второй гармоники в преобразователе излучения в третью гармонику, не вносит дополнительные потери в излучение основной частоты, а следовательно, позволяет увеличить мощность излучения на основной частоте в преобразователе в третью гармонику и обеспечить повышение эффективности преобразования в третью гармонику. Суть изобретения поясняется чертежом, где изображена схема лазера.

В качестве примера выбран твердотельный лазер с продольной накачкой излучением полупроводникового диода.

На чертеже изображены: полупроводниковый лазерный диод накачки 1, оптическая схема 2, фокусирующая излучение диода в объем активного элемента АЭ; активный элемент 3 из АИГ:Nd с нанесенными на его торцы диэлектрическими покрытиями, одно из которых просветляющее для излучения основной длины волны генерации на этой длине волны и высокий коэффициент пропускания на длине волны накачки, зеркало резонатора 4, частично пропускающее излучение на основной длине волны, зеркало резонатора 5, отражающее на основной длине волны и прозрачное на длине волны третьей гармоники, зеркало резонатора 6, отражающее излучение на основной длине волны и прозрачное на длине волны второй гармоники, преобразователь 7 частоты излучения во вторую гармонику на основе кристалла Ва₂NaNb₅O₁₅, преобразователь 8 излучения в третью гармонику на основе кристалла LJO₃, фототропный затвор 9 на основе кристалла ГСГГ с фотохромными центрами, а также внешняя оптическая схема 10, предназначенная для согласования излучения на основной частоте и на частоте второй гармоники в преобразователе частоты 8; оптическая схема 10 включает линзы 11, 12, 13 и фазовую пластинку 14, обеспечивающую поворот поляризации излучения на частоте второй гармоники для согласования его с излучением на основной частоте в преобразователе частоты 8.

Лазер работает следующим образом.

Излучение лазерного диода 1 поглощается в активном элементе 3, что приводит к созданию инверсной населенности в АЭ и к возникновению когерентного излучения (генерации) на длине волны λ = 1,064 мкм. Присутствие в резонаторе фототропного затвора 9 обеспечивает режим генерации гигантских импульсов (режим модулированной добротности), что приводит к значительному (более чем на три порядка) увеличению пиковой мощности и соответственно к увеличению эффективности преобразования излучения в нелинейных преобразователях частоты. Это излучение частично выходит из резонатора через полупрозрачное зеркало 4, попадает в преобразователь частоты 7 и преобразуется в излучение второй гармоники с длиной волны λ = 0,532 мкм. Излучение второй гармоники попадает во внешнюю согласующую оптическую схему 10. После преобразования во внешней оптической схеме излучение второй гармоники снова попадает в резонатор через прозрачное для него зеркало 6, причем внешняя оптическая схема преобразовывает излучение таким образом, чтобы согласовать его с излучением на основной частоте по поляризации, размеру и расходимости внутри преобразователя частоты 8. В результате нелинейного взаимодействия в преобразователе частоты 8 возникает излучение на длине волны третьей гармоники с λ = 0,355 мкм. Это излучение выходит из резонатора через прозрачное для него зеркало 5.

Использование: преобразование частоты основного излучения в третью гармонику. Сущность изобретения: лазеры содержат внешний преобразователь частоты основного излучения во вторую гармонику, также внешний согласователь пучков основного излучения и второй гармоники и внутрирезонаторный преобразователь излучения в третью гармонику, а также дихроичные зеркала резонатора лазера, отражающие на основной частоте и пропускающие на частоте третьей гармоники и на частоте второй гармоники. 1 ил.

1. ТВЕРДОТЕЛЬНЫЙ ЛАЗЕР С ПРЕОБРАЗОВАНИЕМ ЧАСТОТЫ ИЗЛУЧЕНИЯ В ТРЕТЬЮ ГАРМОНИКУ, содержащий задающий лазер основного излучения, оптически связанные с ним преобразователь основного излучения во вторую гармонику и преобразователь основного излучения в третью гармонику, а также согласователь пучков основного излучения и излучения второй гармоники на входе в преобразователь основного излучения в третью гармонику, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности преобразования основного излучения в излучение третьей гармоники, согласователь пучков основного излучения и излучения второй гармоники на входе в преобразователь основного излучения в третью гармонику оптически связан с резонатором задающего лазера через зеркало резонатора, выполненное прозрачным для излучения второй гармоники, другое зеркало резонатора выполнено прозрачным для излучения третьей гармоники, а преобразователь основного излучения в третью гармонику установлен внутри резонатора задающего лазера между зеркалами резонатора, прозрачными для излучений второй и третьей гармоник.