Лазер с внутрирезонаторным удвоением частоты излучения Советский патент 1988 года по МПК H01S3/106 

(Х

00

со Изобретение относится к области квантовой электроники и может быть использовано при создании эффективных источников излучения оптического диапазона,. Известно устройство для получения мощного электромагнитного излучения оптического диапазона, включающее ла зер и удвоитель частоты излучения, помещенный внутрь резонатора лазера Однако малая устойчивость к механическим возмущениям и сложность юстировки не позволяют использовать эти устройства в современном приборо 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 различными коэффициентами отражения на дли нах волн основного излучения и второй гармоники. Активный элемент и мо дулятор добротности размещаются в основном плече резонатора, нелинейный элемент размещается в дополнительном плече резонатора. Недостатками прототипа являются сложность юстировки 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 -трудности. Цель изобретения - увеличение КПД лазера, Поставленная цель достигается тем что в лазере с внутрирезонаторным уд воением частоть излучения, содержащем активный элемент и модулятор доб ротно.сти, помещенные в основное плечо опти.ческого резонатора, образо-. ванного зеркалами, и нелинейный элемент, помещенный в дополнительное плечо резонатора, образованное двумя зеркалами, одно из которых общее с основным плечом резонатора, между активным элементом и общим зеркалом установлено устройство для разворота луча, выгюл11енное 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, Па чертеже изображена оптическая схема предложенного устройства. Активный элемент лазера 1 и модулятор добротности 2 .помещены в основное 1шечо 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 дополнительном 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 разворота луча, составлял 180°, В предложенном устройстве выбраны 90-градусное устройство разворота луча и зеркало, 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 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 зеркало 4, Глухое зеркало 3 имеет высокий коэффициент отражения для основного излучения и излучения второй гармоники. Выходное зеркало 4

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 длд поддержания режима генерации. Устройство разворота луча на 90° может быть выполнено в виде 90-градусной поворотной призмы. Оптический резонатор такого лазера обладает хорошей устойчивостью к раэъюстировке зеркала 3. Изменение углового положения зеркала 3 на несколько градусов не приводит к разъюстировке 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-градуной 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 лума на 90° выполнено в виде призмы 5, входная грань которой установлена под углом Брюстера к. пучку основного излучения. При прохождении призмы 5 пучок расширяется

в горизонтальной плоскости в п раз. где п - показатель преломления материала призмы. При этом происходит уменьшение расходимости излучения в п 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 плос0кости.

При прохождении излучения через 9О-градусный вращатель плоскости поляризации 6 его поляризации становится вертикальной. Таким образом

5

формируется пучок с малой расходимостью в плоскости синхронизма нелинейного элемента.

Работа предложенного устройства с использованием алюмоиттриевого грана0та, активированного ионами неодима, в качестве активного элемента и нелинейного элемента из иодата лития показала его высокую надежность,простоту юстировки и эксплуатационное

5 удобство. При использовании устройства для разворота луча на 90, состоящего из двух призм и вращателя плоскости поляризации основного излучения, эффективность лазера повы0шается в 2 раза по сравнению с лазером, в котором для разворота луча ис пользуется 90-градусная поворотная призма.

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