RU2264012C1 - Adjustable-beam-wavelength pulsed solid state laser system - Google Patents

Adjustable-beam-wavelength pulsed solid state laser system Download PDF

Info

Publication number
RU2264012C1
RU2264012C1 RU2004115662/28A RU2004115662A RU2264012C1 RU 2264012 C1 RU2264012 C1 RU 2264012C1 RU 2004115662/28 A RU2004115662/28 A RU 2004115662/28A RU 2004115662 A RU2004115662 A RU 2004115662A RU 2264012 C1 RU2264012 C1 RU 2264012C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
radiation
lasers
polarizer
master
active elements
Prior art date
Application number
RU2004115662/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
М.В. Алампиев (RU)
М.В. Алампиев
А.А. Казаков (RU)
А.А. Казаков
шенко А.И. Л (RU)
А.И. Ляшенко
В.Н. Моисеев (RU)
В.Н. Моисеев
Р.Н. Пихтелев (RU)
Р.Н. Пихтелев
В.А. Полунин (RU)
В.А. Полунин
В.Н. Розов (RU)
В.Н. Розов
Original Assignee
Алампиев Михаил Васильевич
Казаков Александр Александрович
Ляшенко Александр Иванович
Моисеев Виктор Николаевич
Пихтелев Роберт Никифорович
Полунин Владимир Александрович
Розов Валерий Никандрович
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Алампиев Михаил Васильевич, Казаков Александр Александрович, Ляшенко Александр Иванович, Моисеев Виктор Николаевич, Пихтелев Роберт Никифорович, Полунин Владимир Александрович, Розов Валерий Никандрович filed Critical Алампиев Михаил Васильевич
Priority to RU2004115662/28A priority Critical patent/RU2264012C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2264012C1 publication Critical patent/RU2264012C1/en

Links

Landscapes

  • Lasers (AREA)

Abstract

FIELD: pulsed solid state lasers; high-power nanosecond radiation pulse generation.
SUBSTANCE: proposed system has two solid state lasers using electrooptically Q-switched cavity and parametric light oscillators. There are master lasers and amplifiers. Two active elements of master lasers having polished side surface are placed in single-lamp light. Two active elements of amplifiers are placed in other single-lamp light. Each amplifier is connected in double-pass ring circuit. The latter has first polarizer, polarization plane 90 deg. shifter, active element, second polarizer, first rotary mirror, telescope, dual-beam refraction plate, and second rotary mirror, all arranged in tandem.
EFFECT: enhanced stability of radiation pulse parameters and operating reliability, reduced mass and size.
1 cl, 1 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к импульсным твердотельным лазерам с электрооптической модуляцией добротности резонатора с преобразованием частоты излучения в параметрических генераторах света и может быть использовано для получения мощных наносекундных импульсов лазерного излучения, плавно перестраиваемого по длине волны в ближнем (~1,6 мкм) и среднем (~3 мкм) инфракрасном спектральном диапазоне в лидарных системах экологического газоанализа атмосферы.The present invention relates to pulsed solid-state lasers with electro-optical modulation of the quality factor of the resonator with radiation frequency conversion in parametric light generators and can be used to obtain powerful nanosecond pulses of laser radiation that can be smoothly tuned according to the wavelength in the near (~ 1.6 μm) and average (~ 3 μm) infrared spectral range in lidar systems of environmental atmospheric gas analysis.

Среди методов лазерного дистанционного газоанализа атмосферы, позволяющих получить полную информацию о присутствии углеводородов, в первую очередь метана, на протяженных трассах вдоль трубопроводов или на территориях, где расположены газохранилища, наиболее перспективным считается метод дифференциального поглощения.Among the methods of laser remote gas analysis of the atmosphere, allowing to obtain complete information about the presence of hydrocarbons, primarily methane, on long routes along pipelines or in areas where gas storages are located, the most promising method is differential absorption.

Для реализации этого метода необходима перестраиваемая по длине волны излучения лазерная система с излучением на длине волны λin, попадающей в узкую линию поглощения определяемого газа, и с излучением на длине волны λout, не попадающей в линию поглощения, но близкую к λit. Тогда при отражении от подстилающей поверхности в случае ослабления сигнала на длине волны λin можно судить о присутствии данного газа. Для обнаружения другого газа (этана, пропана, бутана и т.д.) требуется перестроить длины волн λin и λout в соответствии с его спектром поглощения.To implement this method, a laser system tunable in terms of the wavelength of radiation is needed with radiation at a wavelength of λ in falling into the narrow absorption line of the gas being determined and with radiation at a wavelength of λ out not falling into the absorption line but close to λ it . Then, when reflected from the underlying surface, in the case of a signal attenuation at the wavelength λ in, one can judge the presence of this gas. To detect another gas (ethane, propane, butane, etc.), it is necessary to tune the wavelengths λ in and λ out in accordance with its absorption spectrum.

Известна одноканальная лазерная система на твердотельном лазере на AHT:Nd с параметрическими генераторами света на основе нелинейного элемента из кристалла LiNbO3, перестраиваемая по длине волны излучения [1]. Однако данная система не может работать в составе мобильного комплекса, т.к. для перестройки длины волны излучения и измерений на каждой длине волны требуется некоторое время.A single-channel laser system based on an AHT: Nd solid-state laser with parametric light generators based on a nonlinear element made of a LiNbO 3 crystal tunable according to the radiation wavelength is known [1]. However, this system cannot work as part of a mobile complex, as tuning the wavelength of the radiation and measurements at each wavelength takes some time.

Для получения оперативной информации при дистанционном газоанализе атмосферы с помощью мобильных комплексов, размещенных на автомобиле или вертолете, от лазерной системы требуется, чтобы она работала в импульсном режиме и являлась двухканальной.To obtain real-time information during remote gas analysis of the atmosphere using mobile systems located on a car or helicopter, the laser system is required to operate in a pulsed mode and be dual-channel.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому изобретению является двухканальная импульсная твердотельная лазерная система для автомобильно-авиационного лидарного комплекса для газоанализа атмосферы, состоящая из двух синхронно излучающих импульсных лазеров на AHT:Nd с преобразованием длины волны излучения накачки λн=1064 нм в параметрических генераторах света на LiNbO3, позволяющая обнаруживать присутствие метана на расстояниях до 500 м [2]. При этом поиск метана ведется на холостой волне излучения ПГС (λx)in=392,2 нм, попадающей в линию поглощения газа. Во втором канале импульсы излучения с длиной волны (λx)out=3391,2 нм, не попадающей в полосу поглощения метана и паров воды, сдвинуты во времени относительно импульсов излучения в первом канале на временной интервал ~20 мкс. Лазерная система излучает по двум каналам импульсы излучения с частотой повторения 25 Гц, что позволяет в процессе движения комплекса обрабатывать поступающую информацию.Closest to the technical nature of the present invention is a two-channel pulsed solid-state laser system for a car-aviation lidar complex for gas analysis of the atmosphere, consisting of two synchronously emitting pulsed lasers on AHT: Nd with conversion of the pump radiation wavelength λ n = 1064 nm in parametric light generators on LiNbO 3 , which allows detecting the presence of methane at distances up to 500 m [2]. In this case, methane is searched for on an idle wave of CGS radiation (λ x ) in = 392.2 nm, which falls into the gas absorption line. In the second channel, radiation pulses with a wavelength (λ x ) out = 3391.2 nm that do not fall into the absorption band of methane and water vapor are shifted in time relative to the radiation pulses in the first channel by a time interval of ~ 20 μs. The laser system emits radiation pulses with a repetition rate of 25 Hz through two channels, which allows the processing of incoming information during the movement of the complex.

Важнейшими требованиями к параметрам лазерных импульсов являются энергия импульсов на длине волны λхλx≥1 мДж), которая определяет дальность действия комплекса, и ширина спектра излучения (Δ1/λх≤3,5 см-1), которая не должна превышать ширину линии в спектре поглощения метана.The most important requirements for the parameters of laser pulses are the pulse energy at a wavelength of λ x (E λx ≥1 mJ), which determines the range of the complex, and the width of the radiation spectrum (Δ1 / λ x ≤3.5 cm -1 ), which should not exceed line width in the methane absorption spectrum.

Эти требования на практике определяют принцип построения двухканальной лазерной системы. Так, в каждом канале присутствует одномодовый задающий лазер на AHT:Nd, генерирующий излучение с узкой шириной спектра и дифракционной расходимостью, двухпроходовый усилитель, обеспечивающий увеличение энергии импульсов накачки λн=1064 нм до величины ≅100 мДж, и однорезонаторный параметрический генератор света на LiNbO3 с генерацией излучения сигнальной волны с λс=1600 нм и холостой волны с λх≅3300 нм.In practice, these requirements determine the principle of constructing a two-channel laser system. So, in each channel there is a single-mode AHT: Nd driving laser generating radiation with a narrow spectral width and diffraction divergence, a two-pass amplifier providing an increase in the energy of pump pulses λ n = 1064 nm to ≅100 mJ, and a single-cavity parametric LiNbO light generator 3 with the generation of radiation of a signal wave with λ c = 1600 nm and an idle wave with λ x ≅ 3300 nm.

Основным недостатком данной системы является повышенная чувствительность энергетических параметров импульсов задающего лазера к энергии импульсов накачки, что связано с необходимостью выбора рабочей точки по энергии импульсов накачки вблизи порога генерации, так как именно вблизи порога ширина спектра излучения накачки наиболее узкая, а длительность импульсов достаточно велика, чтобы обеспечить необходимую ширину спектра излучения ПГС (Δ1/λх=3,5 см-1). Поэтому небольшие отклонения по энергии импульсов накачки в сторону уменьшения, например вследствие естественной деградации лампы накачки в процессе эксплуатации, приводят к сильной нестабильности энергии импульсов излучения λx и даже к срыву генерации ПГС, который тоже работает близко к своему порогу генерации.The main disadvantage of this system is the increased sensitivity of the energy parameters of the master laser pulses to the energy of the pump pulses, which is associated with the need to select the operating point according to the energy of the pump pulses near the generation threshold, since it is near the threshold that the width of the pump radiation spectrum is narrowest and the pulse duration is quite large, to provide the necessary width of the spectrum of the ASG radiation (Δ1 / λ x = 3.5 cm -1 ). Therefore, small deviations in the energy of the pump pulses in the direction of decreasing, for example, due to the natural degradation of the pump lamp during operation, lead to strong instability of the energy of the radiation pulses λ x and even to the disruption of the ASG generation, which also works close to its generation threshold.

При небольших отклонениях по энергии импульсов накачки в сторону увеличения, например вследствие нестабильности энергии импульсов накачки или ошибки при выборе рабочей точки, происходит резкое увеличение энергии импульсов излучения накачки Еλн, приводящее к оптическому пробою поверхности элемента из LiNbO3, и, следовательно, к необратимой деградации параметров импульсов излучения ПГС.With small deviations in the energy of the pump pulses in the direction of increase, for example, due to the instability of the energy of the pump pulses or errors when choosing the operating point, a sharp increase in the energy of the pump radiation pulses E λn occurs , which leads to optical breakdown of the surface of the LiNbO 3 element and, therefore, to irreversible degradation of parameters of the pulses of the ASG radiation.

К другим недостаткам известной системы следует отнести большие вес и габариты, обусловленные применением принципа тиражирования "два канала - два лазера", что привело к необходимости использовать 4 блока питания ламп и 2 блока охлаждения осветителей.Other disadvantages of the known system include the large weight and dimensions due to the application of the principle of duplication "two channels - two lasers", which led to the need to use 4 lamp power supply units and 2 illuminator cooling units.

Задачей настоящего изобретения является улучшение стабильности параметров импульсов излучения и повышение надежности при эксплуатации лазерной системы, а также уменьшение ее веса и габаритов.The objective of the present invention is to improve the stability of the parameters of the radiation pulses and increase the reliability during operation of the laser system, as well as reducing its weight and dimensions.

Для решения поставленной задачи в двухканальной твердотельной лазерной системе с перестройкой длины волны излучения, состоящей из двух твердотельных лазеров с параметрическими генераторами света, применены лазеры, состоящие из задающих лазеров и усилителей, причем два активных элемента задающих лазеров с полированной боковой поверхностью помещены в одноламповый осветитель, а два активных элемента усилителей помещены во второй одноламповый осветитель, причем каждый усилитель выполнен по двухпроходной кольцевой схеме, включающей в себя последовательно расположенные первый поляризатор, вращатель плоскости поляризации на 90°, активный элемент, второй поляризатор, первое поворотное зеркало, телескоп, двулучепреломляющую пластину и второе поворотное зеркало.To solve the problem in a two-channel solid-state laser system with a tunable radiation wavelength, consisting of two solid-state lasers with parametric light generators, lasers consisting of master lasers and amplifiers were used, and two active elements of master lasers with a polished side surface were placed in a single-tube illuminator, and two active elements of the amplifiers are placed in a second single-tube illuminator, each amplifier being made in a two-pass ring circuit, including The first polarizer, a rotator of the plane of polarization by 90 °, an active element, a second polarizer, a first rotary mirror, a telescope, a birefringent plate, and a second rotary mirror are sequentially arranged.

Применение в задающих лазерах активных элементов с полированной боковой поверхностью позволило осуществить стабилизацию энергетических параметров импульсов излучения задающих лазеров вблизи порога генерации при размещении активных элементов в одноламповом осветителе, а применение схемы двухпроходного усилителя кольцевого типа со встроенным ослабителем на основе двулучепреломляющей пластины и первого поляризатора позволило разместить активные элементы усилителей в одном одноламповом осветителе.The use of active elements with a polished side surface in master lasers made it possible to stabilize the energy parameters of the radiation pulses of the master lasers near the generation threshold when the active elements were placed in a single-tube illuminator, and the use of a ring-type two-pass amplifier with an integrated attenuator based on a birefringent plate and the first polarizer amplifier elements in one single-tube illuminator.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.The drawing shows a diagram of the proposed device.

Два резонатора двух задающих лазеров образованы глухими зеркалами 1, 2 и общим выходным частично прозрачным зеркалом 3. Поляризатор 4 представляет собой пластину с многослойным диэлектрическом покрытием, поляризует излучение в плоскости чертежа. Электрооптические элементы из кристалла LibO3 5, 6 могут изменять добротность резонатора при подаче напряжения на управляющие электроды. Активные элементы 7, 8 из алюмоиттриевого граната с неодимом (АИГ:Nd) цилиндрической формы размером ⌀3×60 мм помещены в одноламповый осветитель 9, при этом боковая поверхность активных элементов 7, 8 является полированной (обработана по 10 классу). За выходным зеркалом 3 расположены два усилителя на основе активных элементов из АИГ:Nd цилиндрической формы размером ⌀6,3×100 мм, каждый из которых выполнен по двухпроходной кольцевой схеме. Каждый усилитель содержит первый поляризатор 10, вращатель плоскости поляризации на 90° на основе оптически активного кристаллического кварца 11 (12), активный элемент 13 (14), второй поляризатор 15, первое поворотное зеркало 16 (17), телескоп из отрицательной линзы 18 (19) и положительной линзы 20 (21), двулучепреломляющую пластину λ/4 22 (23), второе поворотное зеркало 24 (25). При этом два активных элемента 13 и 14 помещены в одноламповый осветитель 16.Two resonators of two master lasers are formed by blind mirrors 1, 2 and a common output partially transparent mirror 3. Polarizer 4 is a plate with a multilayer dielectric coating that polarizes radiation in the plane of the drawing. Electro-optical elements from a LibO 3 5, 6 crystal can change the quality factor of the resonator when voltage is applied to the control electrodes. The active elements 7, 8 of yttrium aluminum garnet with neodymium (AIG: Nd) of a cylindrical shape размером3 × 60 mm in size are placed in a single-tube illuminator 9, while the lateral surface of the active elements 7, 8 is polished (processed according to class 10). Behind the output mirror 3 there are two amplifiers based on active elements from AIG: Nd of a cylindrical shape with a size of ⌀ 6.3 × 100 mm, each of which is made in a two-pass ring circuit. Each amplifier contains a first polarizer 10, a 90 ° polarization plane rotator based on optically active crystalline quartz 11 (12), an active element 13 (14), a second polarizer 15, a first rotary mirror 16 (17), a telescope from a negative lens 18 (19 ) and a positive lens 20 (21), a birefringent plate λ / 4 22 (23), and a second rotary mirror 24 (25). In this case, two active elements 13 and 14 are placed in a single-tube illuminator 16.

После поворотных зеркал 27, 28 (29, 30) расположены параметрические генераторы света, каждый из которых содержит резонатор, образованный параметрическим зеркалом 31 (32), прозрачным для излучения с λн=1064 нм и глухим для излучения с λс=1600 нм, и параметрическим зеркалом 33 (34), прозрачным для излучений с λн=1064 нм и λх=3300 нм, частично прозрачным для излучения с λc=1600 нм, и элемент из кристалла LibO3 35 (36) размером 12×14×40 мм.After the rotary mirrors 27, 28 (29, 30) are parametric light generators, each of which contains a resonator formed by a parametric mirror 31 (32), transparent for radiation with λ n = 1064 nm and deaf for radiation with λ c = 1600 nm, and a parametric mirror 33 (34), transparent for radiation with λ n = 1064 nm and λ x = 3300 nm, partially transparent for radiation with λ c = 1600 nm, and an element made of 12 × 14 × LibO 3 35 (36) crystal 40 mm.

Для получения эффективной параметрической генерации света необходимо использовать кристаллы LibO3 с высокой степенью продольной и поперечной однородности. В процессе отбора элементов их однородность контролируется по специальной методике.To obtain effective parametric light generation, it is necessary to use LibO 3 crystals with a high degree of longitudinal and transverse homogeneity. In the process of selecting elements, their uniformity is controlled by a special technique.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.The proposed device operates as follows.

В импульсно-периодическом режиме за время каждого импульса накачки ламп осветителей, каждая из которых является нагрузкой для соответствующего блока питания, при закрытых электрооптических затворах резонатора, образованных поляризатором 4, электрооптическими элементами 5, 6 и зеркалами 1, 2, во всех активных элементах 7, 8, 13, 14 происходит накопление инверсной населенности.In the pulse-periodic mode during each pump pulse of the illuminator lamps, each of which is a load for the corresponding power supply, with closed electro-optical shutters of the resonator formed by polarizer 4, electro-optical elements 5, 6 and mirrors 1, 2, in all active elements 7, 8, 13, 14, the inverse population accumulates.

Так как боковая поверхность активных элементов задающих лазеров является полированной и, следовательно, хорошо отражающей для лучей под углами полного внутреннего отражения, в активных элементах через определенное время (~100 мкс) после начала импульса накачки развивается генерация так называемых внутренних мод. Интенсивность внутренних мод максимальна в объеме между поверхностью активного элемента и виртуальной поверхностью цилиндра такой же длины как и активный элемент, но сечения меньшего диаметра d=Dn-1, где D - диаметр поперечного сечения активного элемента, n - относительный показатель преломления (кристалл - охлаждающая жидкость).Since the lateral surface of the active elements of the master lasers is polished and, therefore, highly reflective for rays at angles of total internal reflection, the generation of the so-called internal modes develops in the active elements after a certain time (~ 100 μs) after the start of the pump pulse. The intensity of the internal modes is maximal in volume between the surface of the active element and the virtual surface of the cylinder of the same length as the active element, but the cross section is of smaller diameter d = Dn -1 , where D is the diameter of the cross section of the active element, n is the relative refractive index (crystal - cooling liquid).

Поэтому в этой периферийной области объема элемента коэффициент усиления перестает расти во времени. В центральной же части активного элемента рост коэффициента усиления продолжается, что приводит к созданию в поперечном сечении элемента т.н. активной "мягкой" диафрагмы. Активная "мягкая" диафрагма обладает высоким коэффициентом усиления в центре сечения с крутым, но плавным спадом на границе виртуального цилиндра с диаметром d. Подобное распределение обеспечивает в первом задающем лазере генерацию поперечной моды TEMooq при включении добротности резонатора, образованного зеркалами 1, 3, путем подачи импульса высоковольтного напряжения на электроды электрооптического элемента 5 с блока управления затвором БУЗ-1.Therefore, in this peripheral region of the volume of the element, the gain ceases to grow in time. In the central part of the active element, the growth of the gain continues, which leads to the creation in the cross section of the element of the so-called. active "soft" aperture. The active “soft” diaphragm has a high gain in the center of the section with a steep but smooth decline at the boundary of the virtual cylinder with a diameter d. Such a distribution provides the generation of the TEM ooq transverse mode in the first master laser when the Q-factor of the resonator formed by mirrors 1, 3 is turned on by applying a high-voltage voltage pulse to the electrodes of the electro-optical element 5 from the BUZ-1 gate control unit.

Управляя моментом включения добротности путем выбора времени задержки импульса запуска БУЗ-1 относительно начала импульса ламповой накачки, можно подобрать необходимый уровень энергии моноимпульса одномодового излучения.By controlling the moment of switching the Q factor by choosing the delay time of the start-up pulse of the BUZ-1 relative to the start of the lamp pump pulse, it is possible to select the necessary energy level of a single-pulse single-mode radiation.

При увеличении энергии накачки с помощью увеличения энергии импульса накачки Ен=CU2/2, где С - емкость разрядного конденсатора, U - предразрядное напряжение на конденсаторе, происходит возрастание интенсивности внутренних мод в активном элементе и, следовательно, к возрастанию их влияния на центральную область активного элемента за счет лучей, попадающих в центр при рассеянии в объеме.With increasing the pump power by increasing the pump pulse energy E n = CU 2/2, where C - capacity of the discharge capacitor, U - predrazryadnoe the capacitor voltage, there is an increase of the internal modes of the intensity in the active element and consequently to increase their effect on the central the region of the active element due to rays entering the center during scattering in the volume.

В результате рост энергии импульсов накачки не приводит к росту энергии моноимпульсов излучения. Таким образом, возникает возможность стабилизации энергетических параметров моноимпульсов излучения на уровне с широким динамическим диапазоном. При этом уровень зависит от момента включения добротности резонатора и может быть выбран близким к припороговым значениям.As a result, an increase in the energy of the pump pulses does not lead to an increase in the energy of single-pulse radiation. Thus, it becomes possible to stabilize the energy parameters of single-pulse radiation at a level with a wide dynamic range. In this case, the level depends on the moment the Q-factor of the resonator is turned on and can be chosen close to threshold values.

При включении добротности резонатора второго задающего лазера с помощью БУЗ-2 через время ~10 мкс после включения добротности резонатора первого задающего лазера второй задающий лазер также генерирует моноимпульс излучения с пространственной структурой, соответствующей моде TEMooq, энергия которого близка к энергии моноимпульса излучения первого лазера, так как время жизни метастабильного уровня ионов Nd3+ составляет 230 мкс.When the Q-factor of the second master laser is turned on with a BUZ-2, ~ 10 μs after the Q-factor of the resonator of the first master laser is turned on, the second master laser also generates a single pulse with a spatial structure corresponding to the TEM ooq mode , whose energy is close to the single-pulse energy of the first laser, since the lifetime of the metastable level of Nd 3+ ions is 230 μs.

Далее одномодовое излучение двух задающих лазеров направляется по двум каналам в два усилителя, в активных элементах которых под действием одной лампы накачки достигается максимум инверсной населенности в момент, близкий к моментам генерации моноимпульсов излучения задающих лазеров.Next, the single-mode radiation of two master lasers is directed through two channels to two amplifiers, in the active elements of which, under the influence of a single pump lamp, a maximum inverse population is reached at a time close to the moment of generation of single-pulse radiation from the master lasers.

Проходя первый поляризатор 10 и вращатель 11 поляризации на 90°, излучение первого задающего лазера меняет плоскость поляризации с горизонтальной на вертикальную, усиливается в активном элементе 13 и отражается от второго поляризатора. Затем излучение направляется зеркалом 16 в телескоп из линз 18, 20 и частично деполяризуется в пластине λ/4 22. После отражения зеркалом 24 излучение с вертикальной плоскостью поляризации второй раз проходит вращатель 11, становясь поляризованным в горизонтальной плоскости, усиливается в активном элементе 13, проходит поляризатор 15 и через зеркала 27, 28 направляется в ПГС.Passing the first polarizer 10 and the polarization rotator 11 by 90 °, the radiation of the first master laser changes the plane of polarization from horizontal to vertical, amplifies in the active element 13 and is reflected from the second polarizer. Then the radiation is directed by the mirror 16 to the telescope from the lenses 18, 20 and partially depolarized in the λ / 4 plate 22. After reflection by the mirror 24, the radiation with the vertical plane of polarization passes the rotator 11 a second time, becoming polarized in the horizontal plane, amplified in the active element 13, passes the polarizer 15 and through the mirrors 27, 28 is sent to the ASG.

Излучение второго задающего лазера усиливается аналогичным образом во втором усилителе и направляется в ПГС.The radiation of the second master laser is amplified in a similar manner in the second amplifier and is sent to the ASG.

Так как требуемые параметры импульсов излучения ПГС могут быть получены при определенных с большой точностью энергетических параметрах импульсов излучения с λн (между порогом генерации ПГС и лучевой прочностью), окончательная регулировка энергии импульсов излучения с λn осуществляется с помощью поворота двулучепреломляющих пластин 22, 23, которые вместе с поляризатором 10 играют роль плавного ослабителя с коэффициентом ослабления от 1 до 2.Since the required parameters of the ASG radiation pulses can be obtained with the energy parameters of the radiation pulses with λ n determined with great accuracy (between the ASG generation threshold and the radiation strength), the final adjustment of the energy of the radiation pulses with λ n is carried out by turning the birefringent plates 22, 23, which together with the polarizer 10 play the role of a smooth attenuator with an attenuation coefficient of 1 to 2.

Для сужения спектра генерации излучения ПГС необходимо, чтобы расходимость излучения с λн в каждом канале была минимальной. Выполнение этого условия достигается изменением межлинзового расстояния соответствующего телескопа, что компенсирует влияние термической линзы в активном элементе усилителя на кривизну фазового фронта излучения.To narrow the spectrum of the generation of CGS radiation, it is necessary that the divergence of radiation with λ n in each channel be minimal. The fulfillment of this condition is achieved by changing the distance between the lenses of the corresponding telescope, which compensates for the influence of the thermal lens in the active element of the amplifier on the curvature of the phase front of the radiation.

Важнейшими особенностями предлагаемого устройства двухканальной твердотельной лазерной системы с перестройкой длины волны излучения являются:The most important features of the proposed device of a two-channel solid-state laser system with the adjustment of the radiation wavelength are:

1) кратковременная и долговременная стабильность энергетических параметров импульсов излучения задающего лазера в припороговой области энергий импульсов ламповой накачки, что позволило создать компактный двухканальный задающий лазер на основе однолампового осветителя с одним блоком питания;1) short-term and long-term stability of the energy parameters of the radiation pulses of the master laser in the near-threshold region of the energy of the pulses of the lamp pump, which allowed us to create a compact two-channel master laser based on a single-tube illuminator with one power supply;

2) возможность прецизионной подстройки энергетических параметров импульсов и расходимости излучения с λн после усиления в усилителе на основе компактного двухэлементного однолампового осветителя с одним блоком питания, что вместе с п.1. повышает надежность системы;2) the ability to fine-tune the energy parameters of pulses and the divergence of radiation with λ n after amplification in an amplifier based on a compact two-element single-tube illuminator with one power supply, which together with item 1. improves system reliability;

3) компактность и меньший вес системы за счет уменьшения в два раза по сравнению с прототипом количества излучателей, блоков питания и охлаждения.3) compactness and lower weight of the system due to a halving in comparison with the prototype number of emitters, power supplies and cooling.

ЛитератураLiterature

1. Р.Межерис, "Лазерное дистанционное зондирование", М., "Мир", 1987, с.448.1. R. Mezheris, "Laser remote sensing", M., "Mir", 1987, p. 488.

2. Патент РФ №2086959, G 01 N 21/39, 21/61 - прототип.2. RF patent No. 2086959, G 01 N 21/39, 21/61 - prototype.

Claims (1)

Двухканальная импульсная твердотельная лазерная система с престройкой длины волны излучения, состоящая из двух твердотельных лазеров с параметрическими генераторами света, отличающаяся тем, что лазеры состоят из задающих лазеров и усилителей, причем два активных элемента задающих лазеров с полированной боковой поверхностью помещены в одноламповый осветитель, а два активных элемента усилителей помещены во второй одноламповый осветитель, причем каждый усилитель выполнен по двухпроходной кольцевой схеме, включающей в себя последовательно расположенные первый поляризатор, вращатель плоскости поляризации на 90°, активный элемент, второй поляризатор, первое поворотное зеркало, телескоп, двулучепреломляющую пластину и второе поворотное зеркало.A two-channel pulsed solid-state laser system with radiation wavelength adjustment, consisting of two solid-state lasers with parametric light generators, characterized in that the lasers consist of master lasers and amplifiers, with two active elements of the master lasers with a polished side surface placed in a single-tube illuminator, and two the active elements of the amplifiers are placed in a second single-tube illuminator, and each amplifier is made according to a two-pass ring circuit, which includes flax disposed a first polarizer, the polarization plane rotator 90 °, an active element, a second polarizer, a first rotatable mirror, telescope, a birefringent plate and the second rotating mirror.
RU2004115662/28A 2004-05-25 2004-05-25 Adjustable-beam-wavelength pulsed solid state laser system RU2264012C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004115662/28A RU2264012C1 (en) 2004-05-25 2004-05-25 Adjustable-beam-wavelength pulsed solid state laser system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004115662/28A RU2264012C1 (en) 2004-05-25 2004-05-25 Adjustable-beam-wavelength pulsed solid state laser system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2264012C1 true RU2264012C1 (en) 2005-11-10

Family

ID=35865518

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2004115662/28A RU2264012C1 (en) 2004-05-25 2004-05-25 Adjustable-beam-wavelength pulsed solid state laser system

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2264012C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2475908C2 (en) * 2006-07-12 2013-02-20 Хамамацу Фотоникс К.К. Optical amplification device (versions)
RU210987U1 (en) * 2022-01-12 2022-05-16 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Научно-технический центр уникального приборостроения Российской академии наук (НТЦ УП РАН) Multifunctional laser system

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2475908C2 (en) * 2006-07-12 2013-02-20 Хамамацу Фотоникс К.К. Optical amplification device (versions)
US8947771B2 (en) 2006-07-12 2015-02-03 Hamamatsu Photonics K.K. Optical amplifying device
RU210987U1 (en) * 2022-01-12 2022-05-16 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Научно-технический центр уникального приборостроения Российской академии наук (НТЦ УП РАН) Multifunctional laser system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6038055A (en) Method and device for generating phase-coherent light pulses
CN104380544B (en) Carbon dioxide laser with fast power control
US9054494B2 (en) Pulsed laser oscillator and method for controlling pulsed laser oscillation
WO2012142175A1 (en) Improvements to laser induced breakdown spectroscopy
TW201338319A (en) Optical amplifying system and pulsed laser with limited energy pulse
CN113067239B (en) Intermediate infrared femtosecond pulse laser
CN1988298A (en) Broad band TH2 light generator
CN104201553A (en) Dual-wavelength tunable solid laser and application thereof
CN112688147A (en) Pre-chirp management femtosecond laser pulse amplification device and application
WO2009126810A2 (en) Phase modulator system for generating millijoule level few-cycle laser pulses
TWI644491B (en) Fiber laser system and method for generating pulse laser light
RU2264012C1 (en) Adjustable-beam-wavelength pulsed solid state laser system
US11933730B2 (en) Light source
US9306366B2 (en) Optical amplifier arrangement
EP1196817B1 (en) Transmitter with dual optical parametric oscillators and method for sensing atmospheric contaminants using the transmitter
JP2006171624A (en) Terahertz wave generation system
Gordienko et al. Generation of superintense femtosecond pulses by the Cr: forsterite laser system
CN102354897A (en) External secondary cascading difference frequency terahertz light source generation device and implementation method
JP2001051312A (en) Optical parametric oscillator
JP4882386B2 (en) Light source device
RU2144722C1 (en) Laser system and double-pulse laser
CN113078536B (en) Lateral pumping Nd-MgO-PPLN mid-infrared laser and double-prism wavelength control method thereof
US9170470B1 (en) Non-planer, image rotating optical parametric oscillator
RU2101817C1 (en) Solid-state pulsed laser with tunable radiation wave-length
CN117559198A (en) Gas type ultrashort pulse laser compression system and compression method thereof

Legal Events

Date Code Title Description
PC4A Invention patent assignment

Effective date: 20061110

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20080526

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20140526