DE2544310A1

DE2544310A1 - Coherent optical and IR second harmonic generation - using non-linear crystal to generate second harmonic under non-collinear synchronism conditions

Info

Publication number: DE2544310A1
Application number: DE19752544310
Authority: DE
Inventors: Boris Leonidovitsch Davydov; Lidia Georgievna Koreneva; Evgeny Anatolievitsc Lavrovsky; Vladislav Fedorovitsch Zolin
Original assignee: INST RADIOTEKH ELEKTRON
Current assignee: INST RADIOTEKH ELEKTRON
Priority date: 1975-10-03
Filing date: 1975-10-03
Publication date: 1977-04-14

Abstract

The device for coherent optical and infrared second harmonic generation includes an active laser element, and a cavity Q-switched to the fundamental frequency of the active laser element. This ensures formation of a zone of intersection of the fundamental frequency beams. A nonlinear crystal is placed inside the fundamental frequency cavity in the fundamental frequency beams intersection zone, the cyrstal generating the second harmonic zone, the crystal generating the second harmonic under noncollinear synchronism conditions and being transparent for both the fundamental frequency and second harmonic. The device permits second harmonic generation under non-collinear synchronism conditions in a nonlinear crystal. This allows a spectroscopically pure second harmonic to be obtained.

Description

EINRICHTUNG ZUR ERZEUGUNG DER ZWEITEN HARMONISCHEN DEVICE FOR GENERATING THE SECOND HARMONICS

ELEKTROMAGNETISCHER KOHÄRENZSTRAHLUNG Die vorliegende Erfindung betrifft Einrichtungen mit indosierter Strahlung, insbesondere Einrichtungen zur Erzeugung der zweiten Harmonischen der elektromagnetischen Kohärenzstrahlung Die Erfindung kann im Nachrichtenwesen, in der Technik, der Informationsübertragung, zur selektiven Initierung chemischer Reaktionen, in der Spektroskopie sowie Lasertechnik Anwendung finden. ELECTROMAGNETIC COHERENT RADIATION The present invention relates to Devices with metered radiation, in particular devices for generating of the second harmonic of the electromagnetic coherence radiation The invention can be used in communications, technology, information transmission, for selective Initiation of chemical reactions, used in spectroscopy and laser technology Find.

Um die Erfindung wesentlich besser erkennen zu lassen, werden nachstehend einige Fachausdrücke verdeutlicht, Die Achse des optischen Resonators bedeutet eine Linie, längs deren sich die Strahlströnie ausbreiten, welche im Resonato umlaufen und durch Wellenvektoren k charakterisiert werden. In order to allow the invention to be seen much better, the following are provided clarifies some technical terms, the axis of the optical resonator means a Line along which the ray streams spread, which circulate in resonato and are characterized by wave vectors k.

Die Erzeugung der zweiten Harmonischen im nichtlinearen Kristall unter den Verhältnissen des kollinearen Synchronismus bedeutet die Erzeugung der Harmonischen, bei welcher die am nichtlinearen Prozeß teilnehmenden Wellenvektoren die Forderungen des Vektorenverhältnisses erfüllen, wobei sie gegenseitig parallel bleiben. Hier sind (2), wo n# und n2# Brechungsindizes in der Grundfrequenz bzw. in der zweiten harmonischen Frequenz, # und 2# die Grundfrequenz bzw. die zweite harmonische Frequenz und c die Lichtgeschwindigkeit sind.The generation of the second harmonic in the nonlinear crystal under the conditions of collinear synchronism means the generation of the harmonics in which the wave vectors participating in the nonlinear process meet the requirements of the vector ratio meet, remaining mutually parallel. Here are (2) where n # and n2 # are refractive indices in the fundamental frequency and in the second harmonic frequency, # and 2 # are the fundamental frequency and the second harmonic frequency, respectively, and c is the speed of light.

Bei der Erzeugung der zweiten Harmonischen im nichtlinearen Kristall unter den Verhältnissen des nichtkollinearen Xynchronisulus bleibt das obenangeführte Wellenvektorenverhältnis ernicht halten, aber die Wellenvektoren selbst sind zueinander / .parallc Der nichtkollineare Synchronismus wird durch den Winkel des Synchronismus den Wellenvektoren K und K áer Strahlbündel der Grundfrequenz zueinander gekennzeichnet, welche sich im nichtlinearen Kristall ausbreiten.When the second harmonic is generated in the nonlinear crystal under the conditions of the non-collinear xynchronism, the wave vector ratio mentioned above is not maintained, but the wave vectors themselves are mutually / .parallc The non-collinear synchronism becomes the wave vectors through the angle of the synchronism K and K áer Beam bundles of the fundamental frequency marked to each other, which propagate in the nonlinear crystal.

Der Außenwinkel des Synchronismus ist ein Winkel zwischen den Wellenvektoren der Strahlbündel der Grundfrequenz, welche auf die Eingangsoberfläche bzw. Eingangsoberflächen des nichtlinearen Kristalls einfallen und innerhalb dessen unter den Verhältnissen des nichtkollinearen Synchronismus zusammenwirken.The outside angle of the synchronism is an angle between the wave vectors the bundle of rays of the fundamental frequency which are incident on the input surface or input surfaces of the nonlinear crystal and within which cooperate under the conditions of non-collinear synchronism.

Der Kreuzungswinkel bedeutet einen Winkel zwischen den Well vektoren der Grundfrequenzstrahlbündel, welche auf den nichtlinearen, in Kreuzungsbereich befindlichen Kristall einfallen.The crossing angle means an angle between the wave vectors the fundamental frequency beam, which is incident on the non-linear crystal located in the intersection area.

Das Riesenimpulsverhalten bedeutet den Impulsbetrieb bei der Erzeugung der Grundfrequenzstrahlung durch ein aktives Laserelement, bei welchem die ausgestrahlte Impulsleistung mehre Megawatt in einem Querschnitt von 1 cm2 beträgt. The giant impulse behavior means the impulse operation during generation the fundamental frequency radiation by an active laser element, in which the emitted Impulse power is several megawatts in a cross-section of 1 cm2.

Beakanntlich ist es vorteilhaft, zur Steigerung der Wirksamkeit der Transformation der elektromagnetischen Strahlung in ihre zweite Haruionische den nichtlinearen Kristall direkt im Resonator des optischen Quantenerzeugers anzuordnen. Bei den Schaltungen derartiger Transformation wird die Ausnutzung der kollinearen Synchronismuserscheinungen im nichtlinearen Kristal vorgesehen. It is well known that it is beneficial to increase the effectiveness of the Transformation of the electromagnetic radiation into its second Haruionic den to arrange nonlinear crystal directly in the resonator of the optical quantum generator. In the circuits of such a transformation, the utilization of the collinear Synchronism phenomena provided in the nonlinear crystal.

Dabei fallen die Richt-ungen der Ausstrahlungen der Grundfrequenz und der zweiten harmonischen Frequenz zusammen, was die Erzeugung der spektral reinen Ausstrahlung der zweiten Hamonischen erschwert. Zur Erhaltung einer spektral reinen Strahlung der zweiten Harmonischen ist vorteilhaft, die nichtlinearen Prozesse im nichtlinearen Kristall unter den Verhältnis sen des nichtkollinearen Synchronysmus auszunutzen. Dabei fällt die Richtung der Strahlungsausbreitung der zweiten Harmonischen mit der Richtung der Ausbreitung der Grundfreqeunzstrahlung grundsätzlich nicht zusammen. The directions of the radiations of the basic frequency fall and the second harmonic frequency together, resulting in the generation of the spectrally pure Broadcasting the second harmonic made difficult. To maintain a spectrally pure Second harmonic radiation is beneficial to the nonlinear processes im non-linear crystal under the ratios of non-collinear synchronysm to take advantage of. The direction of the radiation propagation of the second harmonic falls basically not with the direction of the propagation of the fundamental frequency radiation together.

Die bekannte Einrichtung (Applied Physics Letters, V.7Nr.10, 1965, S. 256-258, von R.G.Smith, K, Massau, M.F.Galvin) zur Erzeugung der zweiten Harmonischen der elektromagnetischen Kohärenzstrahlung weist einen Resonator auf, welcher aus zwei sphärischen oder Planspiegeln mit dielektrischen Mehrlagenbeläger zusammengebaut ist, in den ein zylinderförmiges aktives aus dem kristall XAG + Nd3@ hergestelltes Laserelement und ein nichtlinearer Kristall in einer Achse liegend angeordnet sind. Der nichtlineare Kristall ist in Richtung entsprechenden kollinearen Synchronismus ausgeschnitten. Zur jolarisation der Strahlung von aktiven Laserelement und zur optimalen Abstimmung illit deui nichtlinearen Kristall ist iu£ Resonator zwischen ihnen eineplanparall le Glasplatte angeordnet, welche zur Resonatorachse unter dem Brewster-Winkel geneigt ist. Die Resonatorspiegel sind derart hergestellt, das der eine in beiden Frequenzen total und der andere - der Ausgangsspiegel-auch total. jedoch in der Grundfrequenz reflektiert, während in der zweiten harmonischen Frequenz der letztere total transparent ist. In diesem Fall tritt die zu erzeugende zweite harmonische aus dem Kesonatc über den Ausgangsspiegel heraus. The well-known device (Applied Physics Letters, V.7Nr.10, 1965, Pp. 256-258, by R.G. Smith, K, Massau, M.F. Galvin) for generation the second harmonic of the electromagnetic coherence radiation has a resonator on, which consists of two spherical or plane mirrors with dielectric multilayer coverings is assembled, in which a cylindrical active from the crystal XAG + Nd3 @ manufactured laser element and a non-linear crystal lying in one axis are arranged. The nonlinear crystal is corresponding collinear towards the direction Synchronism cut out. To jolarize the radiation from the active laser element and for optimal coordination illit deui nonlinear crystal is iu £ resonator between them a flat glass plate arranged parallel to the resonator axis is inclined at Brewster's angle. The resonator mirrors are manufactured in such a way that the one in both frequencies totally and the other - the output mirror - too total. however, reflected in the fundamental frequency, while in the second harmonic Frequency the latter is totally transparent. In this case, the one to be generated occurs second harmonic from the kesonatc over the exit mirror.

Bei der Verdoppelung der Frequenz erfolgt bei der gegebenen Einrichtung die Erzeugung der zweiten haruonischen Frequenz sowohl in Richtung des Ausgangsspiegels als auc in Richtung des aktiven Laserelementes. Dies ist dadurch bedingt daß im Resonator zwei entgegengesetzt gerichtete Grundstrahlungs ströme umlaufen. Da das aktive Laserelement die Strahlung der zweiten Harmonischen unterdlrückt, tritt aus dem Resonator nur di Hälfte der transSormierten Leistung heraus. Zur völligen Herausführung derselben werden Vorrichtungen mit einem Zusatzspiegel innerhalb des Resonators verwendet. When doubling the frequency takes place at the given facility the generation of the second harmonic frequency both in the direction of the output mirror than also in the direction of the active laser element. This is due to the fact that im Circulating two oppositely directed basic radiation currents in the resonator. Since that active laser element suppresses the radiation of the second harmonic, escapes the resonator only di Half of the trans-standardized performance. Devices with an additional mirror are used to completely lead them out used inside the resonator.

Eine weitere bekannte flinrichtung (Journal of Applied Physics, V.41, 1ir.10,1970, S.4125-4127, Referat von R.B. Chesler M.A.Karr, T.E. Geusic) zur Erzeugung der zweiten Harmonischen der elektromagnetischen Kohärenzstrahlung weist ein aktives Laserelement auf, welches als Quelle des eben polarisierten Bündc der Grundfrequenzstrahlung dient. Links von dem aktiven Laserele ment befindet sich ein Gütemodulator welche das Betreiben des aktiven Laserelementes im Riesenimpulsbetrieb gewährleistet. Die iiängsachsen des Giitemodulators und des aktiven Laserelementes fallen zusammen. Der Grundfrequenzresonator wird durch drei Spiegel gebildet, welche die Grundfrequenzstrahlung total reflektieren. Der erste Spiegel wird links vom Gütemodulator angeordnet; die Normale der Arbeitsoberfläche des ersten Spiegels fällt mit der Längsachse des aktiven Laserelementes zusammen. ber zweite Spiegel wird rechts vom aktiven Laserelement angeordnet und reflektiert das Grunfrequenzstrahlbündel in der entgegengesetzten Rich tung unter einer spitzen Winkel # zur Achse des aktiven Laserelementes. Another well-known device (Journal of Applied Physics, V.41, 1ir.10,1970, p.4125-4127, presentation by R.B. Chesler M.A. Karr, T.E. Geusic) to generate the second harmonic of the electromagnetic coherence radiation has an active Laser element, which serves as the source of the plane polarized Bündc of the fundamental frequency radiation serves. A quality modulator is located to the left of the active laser element the operation of the active laser element in giant pulse mode is guaranteed. the The longitudinal axes of the Giitemodulator and the active laser element coincide. The fundamental frequency resonator is formed by three mirrors, which the fundamental frequency radiation totally reflect. The first mirror is arranged to the left of the quality modulator; the Normal of the working surface of the first mirror coincides with the long axis of the active one Laser element together. The second mirror is to the right of the active laser element arranged and reflects the green frequency beam in the opposite Direction at an acute angle # to the axis of the active laser element.

Im Wege der Ausbreitung dieses reflektierten Bündels ist ei nichtlinearer Kristall angeordnet. Dieser Kristall ist in Gestal einer planparallelen Platte derart ausgebildet, daß bei dem normalen Einfallen der Grundfrequenzstrahlung auf dieselbe die Verhältnisse des kollinearen Synchronismus erfüllt werden. Die Strahlung der zweiten Harmonischen tritt aus dem nichtlinearen Kristall in engegengesetzten Richtungen von demselben in Borm von zwei Bündeln heraus. Eines der Bändel breitet sich in Richtung des zweiten Resonatorspiegels aus, welcher für die Strahlung der zweiten Harmonischen transparent ist. Dieses Bündel tritt über diesen Spiegel aus dem resonator heraus. Das zweite Bündel wird vom dritten Resonatorspiegel reflektiert, welcher sowohl die Grundfrequenzstrahlung als auch die Strahlung der zweiten Harmonischen total reflektiert. Die Normale dieses Spiegels bildet einen Winkel Og zur ilängsachse des aktiven Laserelementes. Nach der Reflexion passiert das Bündel der zweiten Harmonischen den nichtlinearen Kristall und tritt auch über den zweiten Spiegel aus dem Resonator heraus. Due to the propagation of this reflected beam, ei is more non-linear Crystal arranged. This crystal is shaped like a plane-parallel plate formed that at the normal incidence of the fundamental frequency radiation on the same the Conditions of collinear synchronism are met. The radiation of the second Harmonic emerges from the nonlinear crystal in closely opposite directions from it in the form of two bundles. One of the ribbons spreads in Direction of the second resonator mirror, which for the radiation of the second Harmonic is transparent. This bundle emerges from the resonator via this mirror out. The second beam is reflected by the third resonator mirror, which both the fundamental frequency radiation and the second harmonic radiation totally reflected. The normal of this mirror forms an angle Og to the longitudinal axis of the active laser element. After the reflection, the second harmonic bundle happens the nonlinear crystal and also exits the resonator via the second mirror out.

Somit wird dank der Selektivität der Reflexion des zweiten Spiegels aus dem Resonator in beiden Frequenzen hauptsächlich die Strahlung der zweiten Harmonischen herausgeführt. Wegen der Unvollkommenheit des ablenkenden zweiten Spiegels ist längs der Ausbreitung der Strahlung der Harmonischen in einem bestimmten Grad die Strahlung der Grundfrequenz vorhanden. Zur erzeugung der spektral reinen Strahlung der zweiten Harmonischen ist in diesem Fall eine zusätzliche Frequenzfilterung erforderlich.Thus, thanks to the selectivity of the reflection of the second mirror from the resonator in both frequencies mainly the radiation of the second harmonic led out. Because of the imperfection of the deflecting second mirror is longitudinal the propagation of the radiation of the harmonics in a certain degree the radiation the base frequency is present. To generate the spectrally pure radiation of the second In this case additional frequency filtering is required for harmonics.

eine Aufgabe der Erfindung ist/derartige Einrichtung zur Erzeugung der zweiten Harmonischen der elektromagnetischen Kohärenzstrahlung zu schaffen, welche es ermöglicht, an Ausgang der Einrichtung eine monochromatische, scharfgerichtete Strahlung der zweiten Harmonischen ohne Beimischung der Grundfrequenzstrahlung zu erzeugen.an object of the invention is / such a device for generating to create the second harmonic of the electromagnetic coherence radiation, which enables a monochromatic, sharply focused Radiation of the second harmonic without admixture of the fundamental frequency radiation produce.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in der Einrichtung zur Erzeugung der zweiten Harmonischen elektromagnetischer Kohärenzstrahlung in optischem und infrarotem Bereich, enthalt ein aktives Laserelement, das als Quelle des Grundfrequenzstrahlbündels dient, das sich längs dessen Längsachse ausbreitet, einem Gütemodulator der die Emiss des aktiven Laserelementes bei Riesenimpuisbetrieb gewährleistet und links vom aktiven Laserelement derart; geordnet ist, daß deren Achsen zusammenfallen, ein Grundfrequenzresonator, der mindestens durch drei Spiegel gebildet ist, die das Grundfrequenzstrahlbündel total reflektieren, von denen einer links von dem Gütemodulator der Haltbarkeit derart angeordnet ist, daß die Normale zur Arbeitsoberfläche des ersten Spiegels mit der Längsachse des aktiven Laserelementes zusammenfällt, der zweite rechts vom aktiven Laserelement angeordnet ist, das Grundfrequenzstrahlbündel von dessen Ursprungsrichtung ablenkt und es ermöglicht, im Baum eine Kreuzungszone der Grundfrequenzstrahlbündel zu schaffen, die durch den Kreuzungswinkel charakteriesiert wird, und der dritt im Wege des vom zweiten apiegel abgelenkten und durch den Kreuzungsbereich verlaufenden Grundfrequenzstrahlbündels derart angeordnet ist, daß die Normale zu dessen Arbeitsobertl. This object is achieved in that in the device for generating of the second harmonic of electromagnetic coherence radiation in optical and infrared range, contains an active laser element that acts as the source of the fundamental frequency beam serves, which spreads along its longitudinal axis, a quality modulator which the Emiss of the active laser element guaranteed during giant impulse operation and on the left from the active laser element such; is ordered so that their axes coincide, a fundamental frequency resonator, which is formed by at least three mirrors, the totally reflecting the fundamental frequency beam, one of which to the left of the Quality modulator of durability is arranged so that the normal to the work surface of the first mirror coincides with the longitudinal axis of the active laser element, the second is arranged to the right of the active laser element, the fundamental frequency beam distracts from its direction of origin and enables a crossing zone in the tree to create the fundamental frequency beam, which is characterized by the crossing angle becomes, and the third in the way of the distracted from the second apiegel and a fundamental frequency beam passing through the intersection area is arranged in this way is that the normal to his Arbeitsobertl.

che mit der Längsachse dieses abgelenkten Bundels zusammenfällt, ein nichtlinearer Kristall, der die Strahlung der zweiten Harmonischen unter den Verhaltnissen des Synchronismus erzeugt, für die Grundfrequenzstrahlung und für die Strahlung der zweiten Harmonischen transparent ist und im Grundfrequenzresonator im Wege der Ausbreitung des Grundfrequenzstrahlbünde] angeordnet ist, daß der nichtlineare Kristall erfindungsgemäß derart ausgebildet ist, daß seine Form und Orientierung relativ zu den kristallografischen Achsen in demselben die Schaffung der Verhältnisse des nichtkollinearen Synchronismus für die sich darin ausbreitenden Bündel der Grundfrequenzstrahlung und der zweiten Harmonischen gewährleisten, wobei der Kreuzungswinkel der Bündel der Grundfrequenzstrahlung dem Außenwinkel des Synchronismus gleich ist, daß der nichtlineare Kristall im Kreuzungsbereich der Bündel der Grundfrequenzstrahlung derart angeordnet ist, daß sich das aus dem nichtlinearen Kristall austretende Bündel der Strahlung der zweiter Winkelhalbierenden Harmonischen längs der j des Außenwinkels des Synchronismus ausbreitet.surface coincides with the longitudinal axis of this deflected bundle nonlinear crystal, the radiation of the second harmonic under the ratios of synchronism generated for the fundamental frequency radiation and for the radiation the second harmonic is transparent and in the fundamental frequency resonator by way of Propagation of the fundamental frequency beam bundles] is arranged that the nonlinear crystal according to the invention is designed such that its shape and orientation are relative to the crystallographic axes in the same the creation of the relations of the non-collinear synchronism for the bundles of fundamental frequency radiation propagating in it and the second harmonic, the angle of intersection of the beams of the fundamental frequency radiation is equal to the outer angle of the synchronism that the nonlinear crystal in the area of intersection of the bundles of fundamental frequency radiation is arranged such that the bundle emerging from the nonlinear crystal the radiation of the second harmonic bisecting the angle along the j of the outer angle of synchronism spreads.

Es ist zweckmSRig, daß sich der nichtlineare Kristall glei zeitig im Resonator der zweiten Harmonischen befindet, der durc zwei beiderseits des nichtlinearen Kristalls und des zweiten Spiegels des Grundfrequenzresonators angeordnete Spiegel gebildet ist. Dabei werden die Normalen zu den Arbeitsoberflachen der Spiegel des Resonators der zweiten Harmonischen mit der Winkelhalbierenden /des Außenwinkels des Synchronismus zu3ammenZallen, wobei der erste von den Spiegeln die Strahlung der Harmonischen total und der andere diese strahlung nur teilweise reflektiert und der Kreuzungsbereich der bündel der Grundfrequenzstranlung mit seinem Unterteil die Arbeitsoberfläche des zweiten Spiegels des Grundfrequenzresonators berührt, der als eine planparallele Unterlage mit einem dielektrischen Mehrlagenbelag ausgebildet und für die Strahlung der zweiten Harmonischen total transparent ist. It is advisable that the nonlinear crystal be at the same time located in the resonator of the second harmonic, the two on either side of the non-linear Crystal and the second Mirror of the fundamental frequency resonator arranged mirror is formed. The normals become the work surfaces the mirror of the resonator of the second harmonic with the bisector / des Outer angles of the synchronism coincide, the first of the mirrors the radiation of the harmonics total and the other this radiation only partially reflected and the area of intersection of the bundle of the Grundfrequenzstranlung with his Lower part of the working surface of the second mirror of the fundamental frequency resonator touches, as a plane-parallel base with a dielectric multilayer covering and is totally transparent to the radiation of the second harmonic.

Der zweite Spiegel des Resonators der Grundfrequenz kann als Totalreflexionsprisma für die Strahlung der Grundfrequenz ausgebildet werden. The second mirror of the resonator of the fundamental frequency can be used as a total reflection prism be designed for the radiation of the fundamental frequency.

Es ist auch zweckmäßig, das der zweite Spiegel des Grundfrequenzresonators die Strahlung der zweiten Harmonischen 1;ota reflektiert und einen der Spiegel des Resonators der zweiten Harmonischen gleichzeitig darstellt. It is also useful that the second mirror of the fundamental frequency resonator the radiation of the second harmonic 1; ota is reflected and one of the mirrors of the Representing the second harmonic resonator at the same time.

Eine weitere Ausführungsvariante der Erfindung besteht darin, daß der zweite Spiegel des Grundfrequenzresonators als System von Spiegeln ausgebildet rist, welche die Grundfrequenz strahlung total reflektieren und es ermöglichen, im Raum eine um das 2fache größere Kreuzungszone der Grundfrequenzstrahlbündel zu bilden, die zwischen dem aktiven Laserelement und deip Spiegelsystem angeordnet ist, und darüber hinaus der nichtlineare Kristall im Resonator der zweiten Harmonischen angeordnet ist, welcher durch zwei Spiegel gebildet ist, die beiderseits des nichtlinearen Kristalls derart angeordnet sind, daß die Winkelhalblerenuerl Normalen zu den Eingangsoberflächen der Spiegel mit der / des Außenwinkels des Snchronismus zusammenfallen, wobei der erste von den Spiegeln die Strahlung der zweiten Harmonischen total und der zweite von denen die Strahlung der zweiten Hamaonischen teilweise reflektiert. Another embodiment of the invention is that the second mirror of the fundamental frequency resonator is designed as a system of mirrors rist, which totally reflect the fundamental frequency radiation and make it possible In the room there is a crossing zone of the fundamental frequency beam which is twice as large form, which is arranged between the active laser element and deip mirror system and, moreover, the nonlinear crystal in the second harmonic resonator arranged is, which is formed by two mirrors on both sides of the nonlinear crystal are arranged such that the Winkelhalblerenuerl Normals to the input surfaces of the mirrors with the outer angle of the synchronism coincide, the first of the mirrors the radiation of the second harmonic total and the second of which the radiation of the second Hamaonic partial reflected.

Es ist auch bevorzugt, daß im Resonator wenigstens ei Spiegel zusätzlich angeordnet ist, welcher die Grundfrequenzstrahlung total reflektiert und welcher es ermöglicht, im Grundfrequenzresonator eine fortschreitende Welle der Grundfrequenzstrahlung zu erzeugen und im Raum einen Bereich der Kreuzung der Grundfrequenzstrahlbündel zu schaffen, welcher durch den Außenwinkel des Synchronismus charakterisiert wird, wobei die Normalen sämtlicher Spiegel der Grundfrequenz Winkel mit der Längsachse des aktiven Laserelementes bilden. It is also preferred that at least one mirror is additionally included in the resonator is arranged, which totally reflects the fundamental frequency radiation and which it enables a progressive wave of the fundamental frequency radiation in the fundamental frequency resonator to generate and in space an area of the intersection of the fundamental frequency beam to create, which is characterized by the external angle of the synchronism, where the normals of all mirrors of the fundamental frequency angle with the longitudinal axis of the active laser element.

Die Einrichtung zur Erzeugung der zweiten Harmonischen der elektromagnetischen Kohärenzstrahlung ermöglicht, eine spek ral reine, monochromatische, scharfgerichtete Strahlung der zweiten Harmonischen zu erzeugen und die Möglichkeiten der Ausnutzung von nichtlinearen Kristallen zu erweitern. The device for generating the second harmonic of the electromagnetic Coherence radiation enables a spectral pure, monochromatic, sharply directed Generating radiation of the second harmonic and the possibilities of its utilization of nonlinear crystals to expand.

Im weiteren wird die Erfindung anhand der Ausführunsbeispiele und der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert, wobei zeigen Fig. 1 ein optisches Schema der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Erzeugung der zweiten Harmonischen des elektromagnetischen Kohärenzstrahlung; Fig. 2 den zweiten erfindungsgemäßen Spiegel des Grundi'requenzresonators in (xestalt eines Totalreflexionsprismas im Längsschnitt; Fig. 3 eine weitere Ausführungsvariante des optischen Schemas der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Erzeugung der zweiten Harmonischen der elektromagnetischen Kohärenzstrahlung; Fig. 4 eine Ausführungsvariante des 0ptischen Sohemas der erfindungsgemäßen Einrichtung, wobei als zweiter Resonators spiegel der Grundfrequenz ein Spiegelsystem verwendet wird; Fig. 5 eine Ausführungsvariante des optischen Systems der erfindungsgemäßen Einrichtung mit ringförmigem Resonator der Gr undfre quenz. In the further the invention is based on the exemplary embodiments and of the accompanying drawings, wherein Fig. 1 shows an optical Scheme of the device according to the invention for generating the second harmonic of the electromagnetic Coherence radiation; Fig. 2 the second Mirror according to the invention of the basic frequency resonator in (xestalt of a total reflection prism in longitudinal section; FIG. 3 shows a further variant embodiment of the optical scheme of FIG Device according to the invention for generating the second harmonic of the electromagnetic Coherence radiation; 4 shows an embodiment variant of the optical theme of the invention Device, with a mirror system as the second resonator mirror of the fundamental frequency is used; 5 shows a variant embodiment of the optical system of the invention Device with ring-shaped resonator of the basic frequency.

Die Einrichtung zur Erzeugung der zweiten Harmonischen der elektromagnetischen Kohärenzstrahlung weist ein aktives Laserelement 1 (Fig.I), auf, welches als ein zylinderförmiger Glasstab mit der Beimengung von Ionen Nd3+ ausgebildet und in einem Resonator angeordnet ist, der durch die total reflektierenden Spiegel 2, 3, 4 gebildet ist. Der erste Spiegel 2 ist links von dem aktiven Laserelement 1 angeordnet. Die Normale 5 zur Arbeitsoberfläche des ersten Spiegels 2 fällt mit der Längsachse 6 des aktiven Laserelemeates 1 zusammen. Der zweite Spiegel 3 befindet sich rechts vom aktiven Laserelement 1, dessen Normal 7 zur Längsachse 6 des aktiven Laerelementes 1 einen Spitzen Winkel von α/2 bildet, welcher der Hälfte des Außenwinkels des Synchronismus gleich ist. Die Normale 8 des dritten Spiegel 4 bildet zur Längsachse 6 des aktiven Laserelementes 1 einen spitzen Winkel << , , welcher dem Außenwinkel des Synchronismus gleich ist. Der erste Spiegel 2 und der dritte Spiegel 4 sind als 900 Glas- und Quarztotalreflexionprismen ausgebildet, deren Eingangs- und Arbeitsflächen Hypotenusenflächen sind. The device for generating the second harmonic of the electromagnetic Coherence radiation has an active laser element 1 (Fig.I), which as a cylindrical glass rod with the admixture of ions Nd3 + formed and in one Resonator is arranged, which is formed by the totally reflecting mirrors 2, 3, 4 is. The first mirror 2 is arranged to the left of the active laser element 1. the The normal 5 to the working surface of the first mirror 2 coincides with the longitudinal axis 6 of the active laser element 1 together. The second mirror 3 is on the right from the active laser element 1, its normal 7 to the longitudinal axis 6 of the active laser element 1 forms an acute angle of α / 2, which is half the outer angle of synchronism is the same. The normal 8 of the third mirror 4th forms an acute angle << to the longitudinal axis 6 of the active laser element 1 , which is equal to the outside angle of the synchronism. The first mirror 2 and the third mirror 4 are designed as 900 glass and quartz total reflection prisms, whose entrance and working surfaces are hypotenuse surfaces.

Die Spiegel 2 und 4 können auch als planparallele Unterlagen mit einem dielektrischen Mehrlagenbelag hergestellt werde Zwischen dem ersten Spiegel 2 und dem aktiven Laserelement zI ist ein Gütemodulator bzw. -schalter 9 angeordnet. The mirrors 2 and 4 can also be used as plane-parallel documents a dielectric multilayer covering between the first mirror 2 and the active laser element zI a quality modulator or switch 9 is arranged.

Vie Bündel 10 und II der Grundfrequenzstrahlung, deren Quelle aktives Laserelement I ist, sind eben polarisiert, die Polarisationsebene ist durch die Vektoren bestimmt Unmittelbar vor dem zweiten Spiegel 3 des Grundfrequenz resonators ist auf der Seite des aktiven Laserelements i ein nichtlinearer Kristall 12 angeordnet. Der nichtlineare Kristall 12, der in beiden Frequenzen transparent ist, ist als planparallele Platte aus molekularem Kristall Methanit-Rohanilin ausgeführt, deren Orientierung nach den kristallografischen Achsen x,y,z vollzogen ist. Dabei ist die Achse z zu dem Vektor parallel orientiert. Die Normale 13 zur Eingangs oberfläche des nichtlinearen Kr ist alls 12 ist zur Normale 7 des zweiten Spiegels 3 parallel. Der nichtlineare Kristall 12 liegt im Bereich 14 der Kreuzung der Bündel 10 und 11 der Grund frequenzstrahlung, Gleichzeitig befinden sich der nichtlineare Kristall 12 un der zweite Spiegel 3 im Resonator der zweiten Harmonischen, der duroh Spiegel 15, 16 bildet ist. Die Achse 17 des Resonato der zweiten Harmonischen fällt mit der Normale 7 des zweiten Spiegels 3 des Grundfrequenzresonators zusammen. Ein Bündel 18 der Strahlung der zweiten Harmonischen ist eben polarisiert, die .Polarisationsebene ist durch die Vektoren und bestimmt. Die Polarisationsfläche der Bündel 10, 1 der Grundfrequenzstrahlung ist zur Oberfläche, in welcher sich die Bündel 10, 11 ausbreiten, senkrecht.The beams 10 and II of the fundamental frequency radiation, the source of which is the active laser element I, are plane polarized, the plane of polarization is through the vectors determined Immediately in front of the second mirror 3 of the fundamental frequency resonator, a nonlinear crystal 12 is arranged on the side of the active laser element i. The non-linear crystal 12, which is transparent in both frequencies, is designed as a plane-parallel plate made of the molecular crystal methanite raw aniline, the orientation of which is carried out according to the crystallographic axes x, y, z. The z axis is to the vector oriented parallel. The normal 13 to the input surface of the nonlinear Kr is all 12 is parallel to the normal 7 of the second mirror 3. The nonlinear crystal 12 is in the area 14 of the intersection of the bundles 10 and 11 of the basic frequency radiation. The axis 17 of the resonato of the second harmonic coincides with the normal 7 of the second mirror 3 of the fundamental frequency resonator. A beam 18 of the radiation of the second harmonic is plane polarized, the plane of polarization is through the vectors and certainly. The polarization surface of the bundles 10, 1 of the fundamental frequency radiation is perpendicular to the surface in which the bundles 10, 11 spread.

Die Pfeile e und f zeigen die Richtung der Ausbreitung der Bündel 10 und 11 der Grundfrequenzstrahlung, und die Pfeile e und g zeigen entsprechend die Richtung der Ausbreitung des Bündels 18 der Strahlung der zweiten Harmonischen. The arrows e and f show the direction of the spread of the bundles 10 and 11 of the fundamental frequency radiation, and arrows e and g show respectively the direction of propagation of the beam 18 of the second harmonic radiation.

Der zweite Spiegel 3 des Resonators der Grundfrequenz kann als Totalreflexionsprisma der Grundfrequenzstrahlung ausgebildet werden. Das Totalreflexionsprisma ist aus dielektriachem Material mit einem Brechungsindex n hergestellt und kanu von geschliffenen Flächen gebildet werden, deren Kanten mit AB, BC, o, DE, BS und ÄF bezeichnet sind. Die Flächen, welche mit Kanten AB, und EF, auf und CD bezeichnet sind, sind parallel Die Flächen, welche mit Kanten AB und BO, EF und DE bezeichnet sind, bilden zueinander stumpfe Winkel # . Die mit Kanten AF und AB, AF und EF bezeichnenten Flächen bilden zueinander entsprechenderweise rechte Winkel. Das Prisma weist eine Symmetrie längsachse OO' auf. Mit GH ist der Unterteil des Kegels der Kreuzungszone 14 bezeichnet, der sich auf der Eingangsfläche A in Bezug auf die Symmetrielängsachse OO' symmetrisch befindet. The second mirror 3 of the resonator of the fundamental frequency can be a total reflection prism the fundamental frequency radiation are formed. The total reflection prism is off dielectric material with a refractive index n is made and can be ground Areas are formed whose edges are labeled AB, BC, o, DE, BS and ÄF. The surfaces, which are labeled with edges AB, and EF, auf and CD, are parallel The surfaces, which are designated with edges AB and BO, EF and DE, form one another obtuse angles #. Form the surfaces labeled AF and AB, AF and EF mutually corresponding right angles. The prism has a symmetry longitudinal axis OO 'on. With GH, the lower part of the cone of the intersection zone 14 is referred to, the on the entrance area A in relation to the longitudinal axis of symmetry OO 'is located symmetrically.

Die Pfeile e und f zeigen die Richtung der Ausbreitung der Bündel 1U und 11 der Grundfrequenzstrahlung.The arrows e and f show the direction of the spread of the bundles 1U and 11 of the fundamental frequency radiation.

In Fig. 4 ist ein Ausführungsbeispiel der. Einrichtung mit dem zweiten Spiegel 3 des Grundfrequenzresonators dargestellt, welcher als ein System vnn Prismen 19, 20 und 21 ausgebildet ist. Die Prismen 19 und 21 sind 'ltotalreflexionsprismen für die Grundfrequenzstrahlung, die gleichschenklig sind und einen rechten Winkel zwischen den gleichen Flächen aufweisen. Das Prisma 20 ist ein stumpfes gleichschenkliges Prisma mit einer Grundfläche KZ und einem spitzen Winkel zwischen den gleichen Flächen, der dem Außenwinkel des Synchronismus α glei ist. Das Prisma 19 ist aerart angeordnet, daß eine Normale 22 z Flache RS mit der Längsachse 13 des Bündels 24 der Grundfrequenzstrahlung zusammenfällt. Das Prisma 20 ist derart angeordnet daß der Scheitel m des Winkels J3 auf den nichtlinearen Kristall 12 gerichtet ist. In Fig. 4 is an embodiment of the. Establishment with the second Mirror 3 of the fundamental frequency resonator shown, which as a system of prisms 19, 20 and 21 is formed. The prisms 19 and 21 are total reflection prisms for the fundamental frequency radiation, which are isosceles and a right angle have between the same faces. The prism 20 is a blunt isosceles Prism with a base KZ and an acute angle between the same surfaces, which is equal to the outer angle of the synchronism α. The prism 19 is aerart arranged that a normal 22 z surface RS with the longitudinal axis 13 of the bundle 24 the fundamental frequency radiation coincides. The prism 20 is arranged such that the vertex m of the angle J3 is directed towards the nonlinear crystal 12.

Winkelhalbierende Dabei fällt die / 25 des Winkels JS mit der Längsachse 17 des Resonators der zweiten Harmonischen zusammen Das Prisma 21 ist derart angeordnet, daß die Fläche IP zur Fläche ML des Prismas 20 parallel verläuft. Die Normale 26 zur mit Fläche 1Q des Prismas 21 fällt der Längsachse 27 des Bündels 28 der Grundfrequenzstrahlung zusammen. Die Prismen 19, 20, 21 von sind derart angeordnet, daß die Normalen deren Flächen 22, 26, 29, 30, 31, 32 in einer zur Polarisationsebene der Grundfrequenzstrahlung senkrecht angeordneten Ebene liegen.Angle bisector The / 25 of the angle JS coincides with the longitudinal axis 17 of the resonator of the second harmonic together The prism 21 is arranged in such a way that that the surface IP to the surface ML of the prism 20 is parallel. The normal 26 The longitudinal axis 27 of the bundle 28 of the fundamental frequency radiation coincides with the surface 1Q of the prism 21 together. The prisms 19, 20, 21 of are arranged such that the normals thereof Areas 22, 26, 29, 30, 31, 32 in one to the plane of polarization of the fundamental frequency radiation lie perpendicularly arranged plane.

In Fig. 5 ist ein Ausführungsbeispiel der Einrichtung mit einem Grundfrequenzresonator dargestellt, in welchem zusätzlich ein vierter Spiegel 33 angeordnet ist, der die Grundfrequenzstrahlung total reflektiert. Die Normalen 5 und 7 des ersten Spiegels 2 bzw. des zweiten Spiegels 3 bilden zur Längsachse 6 des aktiven Laserelementes 1 einen spitzen Winkel o&/4 und nicht sind / parallel. Die Normale 8 des dritten Spiegels 4 bildet zur Längsachse 34 des Bündels 35 der GrundSrequenzstrahlung einen spitzen Winkel α/4, und die Normale 36 des vierten Spiegels 33 bildet zur Längsachse 37 des Bündels 38 der Grundfrequenzstrahlung einen spitzen Winkel o/4. Die Längsachse 39 des Bündels 11 der Grundfreguenzstrahlung bildet einen spitzen Winkel α/2 zur Längsachse 6 des aktiven Laserelements 1. In Fig. 5 is an embodiment of the device with a fundamental frequency resonator shown, in which a fourth mirror 33 is also arranged, the Fundamental frequency radiation totally reflected. The normals 5 and 7 of the first mirror 2 and the second mirror 3 form the longitudinal axis 6 of the active laser element 1 have an acute angle o & / 4 and are not / parallel. The normal 8 of the third Mirror 4 forms one to the longitudinal axis 34 of the bundle 35 of the basic frequency radiation acute angle α / 4, and the normal 36 of the fourth mirror 33 forms to Longitudinal axis 37 of the bundle 38 of the fundamental frequency radiation forms an acute angle o / 4. The longitudinal axis 39 of the beam 11 of the fundamental frequency radiation forms a pointed one Angle α / 2 to the longitudinal axis 6 of the active laser element 1.

Die Längsachsen 37 und 39 der Bündel 38 bzw. bilden zueinander einen spitzen Winkel ot. Die Längsachse 40 des Bündels 41 der Grundfrequenzstrahlung, das durch den ersten Spiegel 2 abgelenkt wird, bildet zur Längsachse 34 des Bündels 35 der Grundfrequenzstrahlung einen spitzen Winkel α. Die Längsachsen 42 und 6 der Bündel 43 und 10 der Grundfrequenzstrahlung verlaufen parallel.The longitudinal axes 37 and 39 of the bundles 38 and form one to another acute angle ot. The longitudinal axis 40 of the beam 41 of the fundamental frequency radiation, which is deflected by the first mirror 2, forms the longitudinal axis 34 of the bundle 35 of the fundamental frequency radiation has an acute angle α. The longitudinal axes 42 and 6 of the bundles 43 and 10 of the fundamental frequency radiation run parallel.

Die Grundfrequenzstrahlung wird im Resonator der Grundfrequenz infolge der Erregung des aktiven Laserelementes I /Fig. I/ durch eine Pumpquelle /in der Figur nicht darge stellt/ erzeugt. Der Gütemodulator 9 gewaLr leistet die Bildung von Riesenimpulsen der hochpolarisierten Grundfrequenzstrahlung. Da der Resonator durch planparallele Spiegel 2, 3, 4 gebildet ist, die die Grundfrequenzstrahlung total reflektieren, laufen innerhalb des Resonators die Bündel 10,1.1 der Grundfrequenzstrahlung entgegenkommend um. Die Bündel 10,11 der Grundfrequenzstrahlung, welche von dem ersten und dem dritten Spiegel 2, 4 gelangen, schneiden sich am zweiten Spiegel 3 und bilden im Raum eine Kreuzungszone 14 in Form eines Kegels mit einer Grundfläche, welche auf der Oberfläche des zweiten Spiegels 3 liegt. Die Umwandlung der Grundfrequenz strahlung in die Strahlung der zweiten Harmonischen erfolgt im nichtlinearen Kristall 12, der sich in der Kreuzungszone 14 der Bündel 10, 11 der Grundfrequenzstrahlung befindet. Dabei wirken die Wellenvektoren der auf den nichtlinearen Kristall 12 einfallenden Bündel 10 und 11 der Grundfrequenz strahlung mit dem Wellenvektor der Strahlung der zweiten Harmonischen unter den Verhältnissen des nichtkollinearen Synchronismus zusammen. Durch dieses nichtlineare Zusammenwirken entsteht ein ebenpolrisiertes Bündel 18 der zwei-Winkelhalbierenden ten Harmonischen, der sich längs der / des Außenwinkels des Synchronismus ausbreitet. Das Bündel 18 der Strahlung der zweiten Harmonischen breitet sich beiderseits des nichtlinearer Kristalls 12 aus. Der Resonator der zweiten Harmonischen, der durch den Spiegel 15, der die Strahlung der zweiten Harmonischer total reflektiert, und durch den die Strahlung der zweiten Harin nischen nur teilweise reflektierenden Spiegel 16 gebildet ist, ist für die Wahl der optimalen Verhältnisse der Erzeugung der zweiten Harmonischen und zur Herausführung der Strahlung der zweiten Harmonischen nach außen über den Spiegel 16 vorgesehen.The fundamental frequency radiation is in the resonator of the fundamental frequency as a result of the excitation of the active laser element I / Fig. I / is not illustrated / generated by a pump source / in the figure. The quality modulator 9 guarantees the formation of giant pulses of the highly polarized fundamental frequency radiation. Since the resonator is formed by plane-parallel mirrors 2, 3, 4 which totally reflect the fundamental frequency radiation, the bundles 10.1.1 of the fundamental frequency radiation circulate within the resonator in an approaching manner. The bundles 10, 11 of the fundamental frequency radiation, which arrive from the first and third mirrors 2, 4, intersect at the second mirror 3 and form a crossover zone 14 in space in the form of a cone with a base which is on the surface of the second mirror 3 lies. The conversion of the fundamental frequency radiation into the radiation of the second harmonic takes place in the nonlinear crystal 12, which is located in the intersection zone 14 of the bundles 10, 11 of the fundamental frequency radiation. The wave vectors act here the incident on the nonlinear crystal 12 bundles 10 and 11 of the fundamental frequency radiation with the wave vector of the radiation of the second harmonic under the conditions of the non-collinear synchronism. This non-linear interaction creates a plane-polarized bundle 18 of the two-angle bisector th harmonic, which propagates along the / the outer angle of the synchronism. The beam 18 of the radiation of the second harmonic propagates on both sides of the nonlinear crystal 12. The resonator of the second harmonic, which is formed by the mirror 15, which totally reflects the radiation of the second harmonic, and by which the radiation from the second Harin niches only partially reflecting mirror 16, is for the selection of the optimal proportions of the generation of the second harmonic and provided for leading out the radiation of the second harmonic to the outside via the mirror 16.

Der zweite Spiegel 3 (Fig. 2) des Resonators der Grundfrequenz, der als ein Totalreflexionsprisma ausgebildet ist, gewährleistet gleich einem planparallelen Spiegel mit dielektri schem Mehrlagenbelag die Bildung des Bereiches 14 der Kreuzung der Bündel 10, 11 der Grundfrequenzstrahlung in Form eines Kegels mit einer auf der ingangsflache AF des Prismas liegende Grundfläche GH. The second mirror 3 (Fig. 2) of the resonator of the fundamental frequency, the is designed as a total reflection prism, ensures equal to a plane-parallel Mirror with dielectric shear multilayer covering the formation of the area 14 of the intersection the bundle 10, 11 of the fundamental frequency radiation in the form of a cone with a the base area GH located at the entrance area AF of the prism.

Die Bündel 10, 11 der Grundfrequenzstrahlung treten ins Prisma durch die Fläche GH der JSingangsfläche AF, welche Fläche GH mit der Grundfläche des Kegels zusammenfällt, unter gleichen Einfallwinkeln α/2 symmetrisch in bezug auf die Längsachse 0 des Prismas ein. Dabei kreuzen sich die Achsen 6,39 der Bündel 10,11 der Grundfrequenzstrahlung mit der Symmetrie achse OO' im Punkt; O. Im Prisma werden diese Bündel 10,11 der Grundfrequenz strahlung von den Flächen AB, BC, DE, EF total reflektiert, sie treten dann aus dem Prisma über die Fläche AF unter denselben Winkeln o(j/2 zur Normale 7 und über dieselbe Fläche GH heraus. Derartiger Strahlengang ermoglicht ein Zusammentreffen des durch das Prisma gelenkten Bundels 10 der Grundfrequenzstrahlung mit dem von der Eingangsfläche AF reflektierten Bündels 11 der Strahlung. Der genannte Gang der Bündel 10, 11 der Grundfrequenzstrahlung erfolgt bei folgender Wahl der Abmessungen und Winkel des Prismas: wo # - Winkel zwischen den Kanten AB und Bc, α/2 - - Einfallswinkel der Bündel 10, 11 der Grundfrequel strahlung auf die Eingangsfläche AF des Prismas, welche der Hälfte des Außenwinkels des Synchronismus α gleic ist, n - . Brechungsindex des Prismamaterials bedeuten. The bundles 10, 11 of the fundamental frequency radiation enter the prism through the surface GH of the input surface AF, which surface GH coincides with the base of the cone, at the same angles of incidence α / 2 symmetrically with respect to the longitudinal axis 0 of the prism. The axes 6.39 of the bundles 10.11 of the fundamental frequency radiation cross with the axis of symmetry OO 'at the point; O. In the prism these bundles 10, 11 of the fundamental frequency radiation are totally reflected from the surfaces AB, BC, DE, EF, they then emerge from the prism over the surface AF at the same angles o (j / 2 to the normal 7 and over the same Such a beam path enables the bundle 10 of the fundamental frequency radiation directed by the prism to coincide with the bundle 11 of the radiation reflected from the input surface AF. The said path of the bundles 10, 11 of the fundamental frequency radiation occurs with the following choice of dimensions and angles of the prism : where # - angle between the edges AB and Bc, α / 2 - - angle of incidence of the bundles 10, 11 of the fundamental frequency radiation on the input surface AF of the prism, which is equal to half of the outer angle of the synchronism α, n -. Mean refractive index of the prism material.

wo d - die Länge der Kante AF t - die Länge der Kante CD, a - die Bündelapertur der Grundfrequenzstrahlung sir wo l die Länge der Kante AB ist. where d - the length of the edge AF t - the length of the edge CD, a - the beam aperture of the fundamental frequency radiation sir where l is the length of the edge AB.

wo L die Länge des Prismas längs der Achse 00' ist.where L is the length of the prism along axis 00 '.

Die Bündel 10,11 der Grundfrequenzstrahlung, welche ins Prisma hineingehen, werden innen von den Flächen AB, BC, ED und EF unter folgenden Bedingungen t o t a 1 reflektiert: Die Verwendung des Totalreflexionsprismas ist in den Fällen zweckmäßig, wenn die Strahlungsleistung der Grundfrequenz die Zerfallschwelle des dielektrischen Mehrlagenbelages übertrifft, der auf den planparallelen Spiegel aufgetragen ist.The bundles 10, 11 of the fundamental frequency radiation which go into the prism are reflected inside by the surfaces AB, BC, ED and EF under the following conditions tot a 1: The use of the total reflection prism is useful in cases when the radiant power of the fundamental frequency exceeds the decay threshold of the dielectric multilayer coating that is applied to the plane-parallel mirror.

Es ist zweckmaßig, wenn die Leistungen der Stra¢-lungsbündel nicht groß sind, im Resonator der Grundfrequenz einet weiteren Spiegel 3 (Fig. 3) anzuordnen, welcher sowohl die Strahlung der Grundrreqaenz als auch die Strahlung der zweiten Harmonischen total reflektiert. Die Anordnung derartigen Spiegel' ermöglicht es, das optische System der Einrichtung zu vereinfach' die Elementenzahl innerhalb des Resonators zu vermindern und dadurch die Energieverluste im Resonator herabzusetzen. In diesem Fall ist der zweite Spiegel 3 ein Spiegel des Resonators der zweiten Harmonischen. Das Bündel 18 der Strahlung der zweites Harmonischen breitet sich in beiden Richtungen vom nichtlinearen Kristall 12 aus, wird vom Spiegel 3 reflektiert und tritt über den Spiegel 16 des Resonators der zweiten Harmonischen heraus. It is useful if the services of the stra ¢ bundle are not are large to arrange a further mirror 3 (Fig. 3) in the resonator of the fundamental frequency, which both the radiation of the basic frequency and the radiation of the second Totally reflected harmonics. The arrangement of such mirrors enables the optical system of the device to simplify 'the number of elements within the To reduce the resonator and thereby reduce the energy losses in the resonator. In this case, the second mirror 3 is a mirror of the resonator of FIG second Harmonics. The beam 18 of the radiation of the second harmonic propagates in both directions from the non-linear crystal 12 is reflected by the mirror 3 and exits through mirror 16 of the second harmonic resonator.

Zur Erweiterung der Kreuzungszone 14 (Fig.4) der Bündel 10,11 der Grundfrequenzstrahlung wird der zweite Spiegel 3 des Grundfrequenzresonators durch ein System von Totalreflexionsprismen 19,20,21 für die Grundfrequenzstrahlung ersetzt. Das Bündel 10 der Grundfrequenzstrahlung bricht sich beim Passieren des nichtlinearen Kristalls 12 und tritt normal in das Prisma 19 über die Kathetenfläche RS als Bündel 24 ein. Bei der Totalreflexi von der Hypotenusefläche RT wird das Bündel 24 der Grundfrequenzstrahlung um 900 von der Ursprungsrichtung abgelenkt, dann tritt es ins Prisma 20 normal zur Fläche NK derart ein, daß es von dessen Grundfläche KL innen total reflektiert wird. Beim Heraustreten aus dem Prisma 20 wird das Bündel 24 der Grundfrequenzstrahlung noch einmal durch das Prisma 21 um 900 abgehen Da sämtliche Ablenkungen des Bündels 24 der Grundfrequenzstrahlu in derselben, zur Polarisationsebene der Grundfrequenzstrahlung senkrechten Ebene erfolgen und der Winkel ß zwischen den gleichen Flächen ML und NK des Prismas 20 dem Außenwinkel des Synchronismus £ gleich ist, so schneidet sich das Bündel 28 der Grundfrequenzstrahlung, welches aus dem System der Prismen 19, 20, 21 herausgetreten ist, mit dem Bündel 24 der Grundfreque strahlung unter einem Winkel, welcher dem Außenwinkel des Synchronismus α gleich ist. In diesem Fall ist die Zone 14 der Grundfrequenzbündelkreuzung zweimaL so lang wie bei den -in Fig. 1,2,3 dargestellten Schemata. Dies ermöglicht es, bei deJ erfindungsgemäßen Einrichtung etwas dickere nichtlineare Kristal le zu verwenden und dadurch in manchen Fällen die Wirksamkeit der nichtlinearen Umwandlung der Grundfrequenzstrahlung in die Strahlung der zweiten Harmonischen zu erhöhen. To expand the intersection zone 14 (Figure 4) of the bundle 10,11 Fundamental frequency radiation is transmitted through the second mirror 3 of the fundamental frequency resonator replaced a system of total reflection prisms 19, 20, 21 for the fundamental frequency radiation. The bundle 10 of the fundamental frequency radiation breaks when passing the non-linear Crystal 12 and occurs normally in the prism 19 over the cathetus surface RS as a bundle 24 a. During total reflexion from the hypotenuse surface RT, the bundle 24 becomes the Fundamental frequency radiation deflected by 900 from the original direction, then it occurs into the prism 20 normal to the surface NK in such a way that it is from its base KL is totally reflected inside. When stepping out of the prism 20, the bundle 24 of the fundamental frequency radiation go out again through the prism 21 by 900 Da all deflections of the beam 24 of the fundamental frequency beam in the same, for Polarization plane of the fundamental frequency radiation and the vertical plane Angle β between the same surfaces ML and NK of the prism 20 is the outer angle of the synchronism £ is the same, the bundle 28 of the fundamental frequency radiation intersects, which has emerged from the system of prisms 19, 20, 21 with the bundle 24 of the basic frequency radiation at an angle which is the outer angle of the synchronism α is the same. In this case the zone is 14 the fundamental frequency bundle crossing twice as long as in the schemes shown in FIGS. 1, 2, 3. this makes possible it, with the device according to the invention, somewhat thicker non-linear crystals and thereby, in some cases, the effectiveness of the nonlinear conversion to increase the fundamental frequency radiation into the radiation of the second harmonic.

Zum Unterschied von den in Fig. 1,2,3,4 dargestellten Scher ta der Einrichtung ist in Fig. 5 ein Ausführungsbeispiel der Einrichtung mit einem ringförmigen Grundfrequenzresonator dar-Dauerstrich3 W-Betrieb) gestellt, welcher den betrieb (kontinuierlicher oder/ der Grundfrequenzstrahlung gewährleistet. Der Resonator der Grundfrequenz ist durch Spiegel 2, 3, 4 und 33 gebildet, welche derart angeordnet sind, daß die von diesen Spiegeln reflektierte Grundfrequenzstrahlung, zwar in der zur Polarisationsbene der Grundfrequenzstrahlung senkrecht liegenden Ebene, im Raum eine Kreuzungszone 14 der Grundfrequenzstrahlbündel 11, 38 bildet. Dabei ist der spitze Winkel zwischen den Wellenvektoren K# und K der Bündel 11, 38 der Grundfrequenzstrahlung, welche auf dei nichtlinearen Kristall 12 einfallen, dem Außenwinkel des Synchronismus α gleich. Da im Resonator der Grundfrequenz der Dauerstrlchbetrieb stattfindet, so fehlen dabei gegenläufige Bündel der Grundfrequenzstrahlung, wobei die Stra%-lung der zweiten Harmonischen aus dem nichtlinearen Kristall 12 nur in einer Richtung heraustritt. Diese Strahlung ist wie bei den in Fig. 1,3,4 dargestellten Fällen in der Ebene polarisiert, die zur Polarisationsebene der Grundfrequenzstrahlung senkrecht verläuft. In contrast to the Scher shown in Fig. 1,2,3,4 ta the Device is in Fig. 5 an embodiment of the device with an annular Fundamental frequency resonator represents continuous wave 3 W operation), which the operation (Guaranteed continuous or / of the fundamental frequency radiation. The resonator the fundamental frequency is formed by mirrors 2, 3, 4 and 33, which are arranged in this way are that the fundamental frequency radiation reflected by these mirrors, although in the The plane lying perpendicular to the polarization plane of the fundamental frequency radiation, in space a crossing zone 14 of the fundamental frequency beams 11, 38 forms. Here is the acute angles between the wave vectors K # and K of the bundles 11, 38 of the fundamental frequency radiation, which are incident on the non-linear crystal 12, the outer angle of the synchronism α equal. Since continuous leakage takes place in the resonator of the fundamental frequency, thus opposing bundles of the fundamental frequency radiation are missing, whereby the radiation of the second harmonic from the nonlinear crystal 12 only in one direction steps out. This radiation is as in the cases shown in FIGS. 1, 3, 4 polarized in the plane that corresponds to the plane of polarization of the fundamental frequency radiation runs vertically.

Die erfindungsgemäße Einrichtung zur erzeugung der zweiten Harmonischen der elektromagnetischen Kohärenzstrahlung ermöglicht es, eine spektral reine, monochromatische, scharfgerichtete Strahlung der zweiten Harmonischen zu erhalten, und erweitert die Möglichkeit der Anwendung von nichtlinearen Kristal len. The device according to the invention for generating the second harmonic electromagnetic coherence radiation enables a spectrally pure, monochromatic, receive sharply directed radiation of the second harmonic, and extends the Possibility of using non-linear crystals.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Device for generating the second harmonic electromagnetic coherence radiation in the optical and infrared range, consisting of from an active laser element, which is used as a source of a fundamental frequency beam d ient, which spreads along its longitudinal axis, a quality modulator that the Emission of the active laser element guaranteed in giant pulse mode and on the left is arranged by the active laser element in such a way that their axes coincide, a fundamental frequency resonator, which is formed by at least three mirrors, the the fundamental frequency beam bSindel totally reflect one of those to the left of the Gtemodulator is arranged such that the normal to the working surface of the first mirror coincides with the longitudinal axis of the active Lasei element, the second - on the right is arranged by the active laser element, the fundamental frequency beam before it Direction of origin deflects and it enables a crossing zone of the basic frequency beam in space to create, which is characterized by a crossing angle, and the third by way of the fundamental frequency beam bur deflected by the second mirror and passing the crossing zone des is arranged so that the normal to its working surface with the longitudinal axis this bundle coincides, sir nonlinear crystal, which the radiation of the second harmonic generated under the conditions of synchronism, for the fundamental frequency radiation and the radiation of the second Ha monic transparent and in the fundamental frequency resonator by way of the propagation of the deflected fundamental frequency beam is arranged that the nonlinear crystal (12) is designed such that its shape and orientation relative to the crystallographic Axes in the same the creation of the relations of the non-collinear synchronism for the bundles (18, 10, 11) of the fundamental frequency radiation that propagate therein and the second harmonic, the angle of use of the beams (10,11) of the fundamental frequency radiation is equal to the outer angle (o &) of the synchronism is that the non-linear crystal (12) in the intersection area (14) / bundle (10,11) the fundamental frequency radiation is arranged in such a way that the non-linear Crystal (12) emerging bundle (18) of the bisecting radiation of the second Harmonics propagates along the outer angle (α) of the synchronism.

2. Device according to claim I, d a d u r c h g e k e n z e i c h n e t that the nonlinear i crystal (12) is at the same time in the resonator of the second Harmonic is located by two on either side of the nonlinear crystal (12) and the second mirror (3) of the fundamental frequency resonator arranged mirrors (15, 16) is formed, the normals (17) to the working surfaces of the mirror (16, 15) of the resonator bisecting the angle of the second harmonic with the / des Outside angle (α) of the synchronism coincide and one of the Reflect (15) the radiation of the second harmonic total and the other (16) this radiation only partially reflated, the intersection area (14) of the bundles (10,11) of the Fundamental frequency radiation with its lower part the working surface of the mirror (3) of the fundamental frequency resonator and the second, as a plaque-parallel base with a dielectric multilayer coating (3) of the fundamental frequency resonator is totally transparent to the radiation of the second harmonic.

3. Device according to claim 2, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t that the second mirror (3) of the fundamental frequency resonator as a total reflection prism is designed for the fundamental frequency radiation.

4. Device according to claim 2, d a d u r c h g e k e n z e i c h n e t that the second mirror (3) of the fundamental frequency resonator the radiation of the second harmonic totally reflected and at the same time the first mirror of the resonator of the second harmonic

5. Device according to claim 1, d a d u r c h g e k It is noted that the second mirror (3) of the fundamental frequency resonator as a system of mirrors (19, 21, 21) is formed, which the fundamental frequency radiation totally reflect and allow a crossing zone (14) of the bundles in space (10, 11) to create the fundamental frequency radiation, which is between the active laser element (1) and the system of mirrors (19, 20, 21) is located, that the nonlinear crystal (12) is also in the resonator of the second harmonic is located by the mirror arranged on both sides of the non-linear crystal (15, 16) is formed such that the normals (17) to the input and work surfaces aer mirror (15, 16) with bisector of the - / the outer angle (oC) of the synchronism coincide, wherein the first mirror (15) the radiation of the second harmonic total and the second mirror (16) only partially reflects this radiation.

6. Device according to claim 1, d a d u rc h g e k e n n z e i c h n e t that in the resonator of the circular frequency at least one further mirror (33) is additionally arranged, which totally reflects the fundamental frequency radiation and it enables the continuous wave to operate the fundamental frequency radiation in the resonator and in space an intersection zone (14) of the beams (11, 41, 38, 35) of the fundamental frequency radiation to create, which is characterized by the external angle (d2) of the synchronism, where the normals (8,36,7,5) of all mirrors (2, 3,4,33) of the fundamental frequency resonator to the longitudinal axis (6) of the active laser element (1) form an angle.