ES2340651B1 - LASER THAT UNDERSTANDS A BIRREFRINGENT ACTIVE ELEMENT AND PROCEDURE FOR ITS TUNING. - Google Patents
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Abstract
Láser que comprende un elemento activo birrefringente y procedimiento para su sintonización.Laser comprising an active element birefringent and procedure for tuning.
La presente invención se refiere a un láser que comprende un elemento activo (1) birrefringente. El elemento activo (1) birrefringente de dicho láser comprende al menos dos láminas (2), comprendiendo cada lámina (2) un eje óptico (3), teniendo las al menos dos láminas (2) el mismo espesor, siendo las al menos dos láminas (2) paralelas entre sí y los ejes ópticos (3) de las al menos dos láminas (2) paralelos entre sí y dispuestos en el plano de la cara de entrada de la lámina (2). De este modo, el elemento activo (1) puede actuar como sintonizador, no siendo necesario elementos adicionales para la sintonización del láser. Del mismo modo, se posibilita la sintonización del láser en toda la banda de longitudes de onda con un espesor suma de los espesores del láser de la invención, con valores de potencia equiparables.The present invention relates to a laser that comprises an active element (1) birefringent. Active element (1) birefringent of said laser comprises at least two sheets (2), each sheet (2) comprising an optical axis (3), the at least two sheets (2) the same thickness, the at least two being plates (2) parallel to each other and the optical axes (3) of the minus two sheets (2) parallel to each other and arranged in the plane of the entrance face of the sheet (2). In this way, the element active (1) can act as a tuner, not being necessary Additional elements for laser tuning. Of the same mode, laser tuning is possible across the entire band of wavelengths with a sum thickness of the laser thicknesses of the invention, with comparable power values.
Description
Láser que comprende un elemento activo birrefringente y procedimiento para su sintonización.Laser comprising an active element birefringent and procedure for tuning.
La presente invención pertenece al campo de la óptica. Más concretamente, la presente invención se sitúa en el campo de los láseres de estado sólido.The present invention belongs to the field of optics. More specifically, the present invention is situated in the field of solid state lasers.
La utilización de láminas birrefringentes junto con elementos de polarización para filtrado de longitudes de onda ópticas forma parte ya de la historia de la óptica.The use of birefringent sheets together with polarization elements for wavelength filtering Optics is already part of the history of optics.
El uso de este tipo de láminas para sintonizar láseres, sobre todo con medio activo sólido data de los principios de la historia del láser, en los años 60 del siglo pasado, y los documentos que se refieren a ello son numerosos y abundantes.The use of this type of blades to tune Lasers, especially with solid active medium dating from the principles of the history of the laser, in the 60s of the last century, and the Documents that refer to it are numerous and abundant.
Este procedimiento consiste en introducir dentro de la cavidad resonadora del láser un selector de longitud de onda basado en este sistema, lo cual permite tanto el estrechamiento espectral de la emisión láser como su sintonización por rotación del elemento o lámina birrefringente.This procedure consists of introducing into of the laser resonator cavity a wavelength selector based on this system, which allows both narrowing spectral laser emission as its tuning by rotation of the birefringent element or sheet.
Este tipo de filtro utiliza la birrefringencia de la lámina. La lámina, se corta de manera que el eje óptico quede paralelo a la cara de entrada del haz de luz. Un elemento polarizador previo, ya sea polarizador propiamente dicho, o lámina de caras plano-paralelas colocado en ángulo de Brewster, hace que el haz que incida en el elemento birrefringente se polarice parcialmente en su transmisión, siendo favorecida la componente paralela al plano de incidencia. Esta componente se descompone en dos haces en el interior de la lámina con amplitud relativa dependiente de la orientación de este elemento birrefringente, de manera que el índice de refracción correspondiente a uno de los haces es el índice ordinario y el correspondiente al otro un índice resultante en general de una combinación entre los índices ordinario y extraordinario. Por tanto ambos rayos recorren caminos ópticos distintos y se desfasan entre ellos. Al recombinarse a la salida, el estado de polarización del rayo resultante es en general distinto del inicial y si se introduce otro elemento de polarización paralelo al de entrada, las pérdidas de transmisión en el sistema serán mínimas, teóricamente nulas, solo cuando el estado de polarización de salida sea el mismo que el de entrada. Esta condición solamente se cumple cuando la diferencia de caminos ópticos de ambos rayos sea cero o un múltiplo de la longitud de onda del rayo. La conclusión es que solo aquellas longitudes de onda que cumplan o se aproximen mucho a cumplir esa condición permanecerán en el resonador. Los parámetros del sistema, básicamente qué material birrefringente se utiliza y el espesor del elemento en función de esa birrefringencia, se diseñan de manera que solo haya una longitud de onda favorecida dentro de la banda espectral de emisión del láser. Rotando el elemento birrefringente o variando su espesor si la incidencia del rayo es perpendicular al mismo se alteran la relación de índices de refracción y se modifica esa longitud de onda, permitiendo la sintonización.This type of filter uses birefringence of the sheet. The sheet is cut so that the optical axis is parallel to the input face of the light beam. An element previous polarizer, either polarizer itself, or foil of flat-parallel faces placed at an angle of Brewster, causes the beam to affect the birefringent element it is partially polarized in its transmission, the component parallel to the plane of incidence. This component is breaks down into two beams inside the sheet with amplitude relative dependent on the orientation of this element birefringent, so that the index of refraction corresponding to one of the beams is the ordinary index and the corresponding to the other an index resulting in general from a combination between ordinary and extraordinary indexes. So both rays travel different optical paths and offset between they. Upon recombination at the exit, the polarization state of the resulting beam is generally different from the initial and if it is introduced other polarization element parallel to the input, losses of transmission in the system will be minimal, theoretically null, only when the output polarization state is the same as that of entry. This condition is only met when the difference in optical paths of both rays be zero or a multiple of the length of lightning wave. The conclusion is that only those lengths of wave that meet or come close to meeting that condition will remain in the resonator. System parameters, basically what birefringent material is used and the thickness of the element based on that birefringence, they are designed so that there is only one favored wavelength within the band spectral laser emission. Rotating the birefringent element or varying its thickness if the incidence of the beam is perpendicular to the the ratio of refractive indices is altered and modified that wavelength, allowing tuning.
Se obtiene una economía de elementos a utilizar, eliminando los elementos de polarización, siendo la propia lámina birrefringente la que se oriente en ángulo de Brewster. En esas condiciones, la misma lámina hace la función de polarizador tanto de entrada como de salida, aunque menos selectivo. Si está en ángulo de Brewster, basta rotarla para realizar la función de selección de longitud de onda.You get an economy of items to use, eliminating polarization elements, the sheet itself being birefringent which is oriented at the angle of Brewster. In these conditions, the same sheet does the function of polarizer both input as output, although less selective. If it is at an angle of Brewster, just rotate it to perform the function of selecting wavelength.
Otra posible economía sería aprovechar en láseres de estado sólido cuyo medio activo es birrefringente, el propio medio sin ninguna modificación o inducción de birrefringencia, para efectuar la función selectora de longitud de onda de emisión. La patente estadounidense US 5,142,548 reivindica el aprovechamiento de la birrefringencia del medio activo, cilíndrico en este caso, para al girarlo en torno a su propio eje, aumentar el contraste selector y producir un estrechamiento espectral de la emisión. Pero no se eliminan dentro de la cavidad los restantes elementos de sintonización ni se selecciona la longitud de onda con la rotación del medio activo, únicamente se ajusta la orientación del cilindro, para estrechar al máximo el espectro de emisión del láser.Another possible economy would be to take advantage of solid state lasers whose active medium is birefringent, the own medium without any modification or induction of birefringence, to perform the length selection function of emission wave U.S. Patent 5,142,548 claims the use of birefringence of the active medium, cylindrical in this case, to turn it around its own axis, increase the selector contrast and produce a narrowing spectral of the emission. But they are not removed inside the cavity the remaining tuning elements and the wavelength with the rotation of the active medium, only adjust the orientation of the cylinder, to narrow the maximum laser emission spectrum.
También se ha utilizado la inducción de birrefringencia mediante campos electromagnéticos en materiales que no lo son, con fines sintonizadores y/o de estrechamiento espectral. La ventaja de la birrefringencia inducida es que se puede variar de forma controlada. El inconveniente, el añadido de otro elemento.Induction of birefringence by electromagnetic fields in materials that they are not, for tuning and / or spectral narrowing purposes. The advantage of induced birefringence is that it can vary from controlled form. The inconvenience, the addition of another element.
La eliminación de todos los componentes de sintonización, aprovechando la birrefringencia del medio activo ha sido llevada a cabo experimentalmente por los solicitantes de esta invención (Optics Letters 28 (2003) 1341-3, Optical Materials 27 (2005) 1692-6, Optics Express 13 (2005) 1254-9) con diferentes materiales birrefringentes utilizados como material activo. En todos ellos se utiliza como medio activo láser, una lámina de caras plano-paralelas orientadas en ángulo de Brewster o cercano respecto al eje del resonador, típicamente 55-60 grados dependiendo del material. El eje óptico de la lámina es paralelo a su cara. Para sintonizar la longitud de onda de trabajo del láser dentro de su banda espectral de emisión, basta rotar la lámina con el eje perpendicular a la misma como eje de giro. De esta forma se estrecha el espectro de emisión y se realiza la función de sintonización dentro de su banda de ganancia sin ningún componente añadido dentro del resonador.The removal of all components of tuning, taking advantage of the birefringence of the active medium has been carried out experimentally by the applicants of this invention (Optics Letters 28 (2003) 1341-3, Optical Materials 27 (2005) 1692-6, Optics Express 13 (2005) 1254-9) with different birefringent materials Used as active material. In all of them it is used as active laser medium, a sheet of faces Brewster angle-oriented plane-parallel or close to the resonator axis, typically 55-60 degrees depending on the material. The axis Optical sheet is parallel to your face. To tune the Working wavelength of the laser within its spectral band of emission, it is enough to rotate the sheet with the axis perpendicular to the same as axis of rotation. This narrows the spectrum of broadcast and tuning function is performed within your band gain without any added component within the resonator.
Este sistema tiene un inconveniente para su aplicación en la industria del láser. Dado el material activo birrefringente de que se trate y dada la anchura espectral total de la banda de emisión en la que se desea sintonizar, queda prácticamente determinado el espesor de la lámina a utilizar, pues si el espesor se aumenta, se obtendrían máximos de diferente orden dentro de la banda de sintonización, podría emitirse radiación de diferentes longitudes de onda, lo cual es totalmente indeseable. Este hecho limita las prestaciones del láser, fundamentalmente desde el punto de vista de un umbral de funcionamiento lo suficientemente bajo y una potencia de salida lo suficientemente alta desde el punto de vista de las aplicaciones existentes para este tipo de láseres.This system has a drawback for its Application in the laser industry. Given the active material birefringent in question and given the total spectral width of the broadcast band in which you want to tune, is practically determined the thickness of the sheet to use, because if the thickness is increased, maximums of different order would be obtained within the tuning band, radiation from different wavelengths, which is totally undesirable. This fact limits the laser performance, mainly from the point of view of an operating threshold what low enough and enough output power high from the point of view of existing applications for This type of lasers.
La invención, en un primer aspecto, se refiere a un láser cuyo elemento activo es birrefringente, el cual realiza así mismo la función de sintonización.The invention, in a first aspect, relates to a laser whose active element is birefringent, which performs also the tuning function.
De acuerdo con la invención, el elemento activo birrefringente comprende al menos dos láminas, cada una de las láminas comprende un correspondiente eje óptico. Las dos láminas, o todas aquellas que formen el láser, tienen el mismo espesor. La suma de los espesores de todas las láminas, que es el resultado de multiplicar el número de láminas por el espesor de cualquiera de ellas, está relacionado con la potencia del láser. Adicionalmente, las láminas son paralelas entre sí y los ejes ópticos de las mismas son también paralelos entre sí y dispuestos en el plano de la cara de entrada de la lámina.According to the invention, the active element birefringent comprises at least two sheets, each of the sheets comprise a corresponding optical axis. The two sheets, or all those that form the laser, have the same thickness. The sum of the thicknesses of all the sheets, which is the result of multiply the number of sheets by the thickness of any of them, is related to the power of the laser. Further, the sheets are parallel to each other and the optical axes thereof they are also parallel to each other and arranged in the plane of the face of entrance of the sheet.
De este modo, el elemento activo del láser puede actuar como elemento sintonizador para una banda de sintonización dada. Por lo tanto, un láser según la presente invención no requiere de dispositivos adicionales de sintonización, dado que el propio elemento activo es capaz de sintonizar el láser, lo que permite producir láseres de estado sólido de prestaciones similares a los conocidos en el estado de la técnica con economía de componentes y espacio, junto con una ganancia en eficiencia al disminuir las pérdidas en la cavidad resonadora.In this way, the active element of the laser can act as tuning element for a tuning band Dadaist. Therefore, a laser according to the present invention does not require of additional tuning devices, since the own active element is able to tune the laser, allowing produce solid-state lasers of performance similar to those known in the state of the art with component economy and space, together with a gain in efficiency by decreasing losses in the resonator cavity.
En función de la banda de sintonización y de parámetros propios del láser, se podrá determinar el número de láminas, tal y como se comentará posteriormente en la presente invención.Depending on the tuning band and own parameters of the laser, the number of sheets, as will be discussed later here invention.
Un láser según la presente invención permite obtener, respecto a un láser con una lámina birrefringente cuyo espesor sea la suma de las láminas birrefringentes del láser de la invención, valores equiparables de potencia, dado que ésta viene determinada por el espesor o suma de espesores, y pudiéndose sintonizar satisfactoriamente en toda la banda de longitudes de onda, dado que ésta depende del espesor de cada lámina individual.A laser according to the present invention allows obtain, with respect to a laser with a birefringent sheet whose thickness is the sum of the birefringent sheets of the laser of the invention, comparable power values, since it comes determined by the thickness or sum of thicknesses, and being able to tune successfully across the entire band of lengths of wave, since this depends on the thickness of each sheet individual.
En un segundo aspecto de la invención, ésta se refiere a un procedimiento de sintonización de un láser en una longitud de onda, realizado tal y como se describe en los párrafos anteriores, capaz de emitir en una banda de sintonización.In a second aspect of the invention, it is refers to a procedure of tuning a laser in a wavelength, performed as described in the paragraphs previous, able to broadcast in a tuning band.
El procedimiento consta de una etapa en la que se determina el número de valores enteros de m que proporcionan valores de longitud de onda en la banda de sintonización en la siguiente ecuación, para un valor determinado de \varphi:The procedure consists of a stage in which determine the number of integer values of m that provide wavelength values in the tuning band in the following equation, for a given value of \ varphi:
\vskip1.000000\baselineskip\ vskip1.000000 \ baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip\ vskip1.000000 \ baselineskip
siendo:being:
- \lambdaλ
- la longitud de ondawavelength
- e and
- la suma de espesores de las al menos dos láminasthe sum of thicknesses of the at least two sheets
- n_{e} n_ {e}
- el índice de refracción extraordinario del material en el que están fabricadas las láminasthe index of extraordinary refraction of the material in which the sheets are made
- n_{o} no}
- el índice de refracción ordinario del material en el que están fabricadas las láminasthe index of ordinary refraction of the material in the that the sheets are made
- \theta_{i}\ theta_ {i}
- el ángulo de incidencia del láser en las láminasthe angle of incidence of the laser in the sheets
- \varphi\ varphi
- el ángulo de giro del elemento activo respecto del eje del elemento activothe angle of rotation of the active element with respect to the active element axis
\vskip1.000000\baselineskip\ vskip1.000000 \ baselineskip
Una vez determinado el número de valores enteros de m que proporcionan valor de longitud de onda dentro de la banda de sintonización, se realizan tantas láminas como dicho valor de números enteros de m calculados. El grosor de cada capa será igual al cociente de e entre el número de láminas. El valor de e es calculado de modo convencional atendiendo a la potencia del láser.Once the number of integer values has been determined of m that provide wavelength value within the band tuning, as many sheets are made as said value of whole numbers of m calculated. The thickness of each layer will be the same to the quotient of e between the number of sheets. The value of e is Conventionally calculated according to the power of the To be.
El ángulo de incidencia del láser en las láminas podrá ser el ángulo de Brewster de las al menos dos láminas.The angle of incidence of the laser in the sheets it may be the Brewster angle of the at least two sheets.
La rutina empleada para obtener el número de valores enteros de m que proporcionan valores de longitud de onda en la banda de sintonización en la ecuación anterior podrá constar de las etapas de obtener un valor de m para un valor de longitud de onda medio en la banda de sintonización. El valor medio de la banda de sintonización podrá ser la media de las dos longitudes de onda extremas de la banda de sintonización, o cualquier valor de longitud de onda próxima de dicha media. Una vez calculado dicho valor de m, se calcularán valores de longitudes de onda para valores de m enteros próximos al valor de m calculado. Suponiendo un valor de m calculado de 14.20, se procederá a calcular valores de longitud de onda para valores de m iguales a 11, 12, 13, 14, 15 y 16, por ejemplo, incrementándose el número de valores de m hasta lograr que la longitud de onda calculada esté fuera de la banda de sintonización, debiéndose obtener un valor de m que determine una frecuencia menor al extremo inferior de la banda de sintonización y un valor de m que determine una frecuencia mayor que el extremo superior de la banda de sintonización. El número de valores de m que proporcionan valores de longitud de onda dentro de la banda de sintonización será el valor del número de láminas a utilizar.The routine used to obtain the number of integer values of m that provide wavelength values in the tuning band in the previous equation it may be stated of the steps of obtaining a value of m for a length value of medium wave in the tuning band. The average value of the band tuning may be the average of the two wavelengths end of the tuning band, or any value of near wavelength of said mean. Once calculated said value of m, wavelength values will be calculated for integer values close to the calculated m value. Assuming a calculated m value of 14.20, values of wavelength for values of m equal to 11, 12, 13, 14, 15 and 16, for example, increasing the number of values from m to make the calculated wavelength out of the band of tuning, obtaining a value of m that determines a frequency lower than the lower end of the tuning band and a value of m that determines a frequency greater than the extreme top of the tuning band. The number of values of m that provide wavelength values within the band of Tuning will be the value of the number of sheets to be used.
Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:To complement the description that is being performing and in order to help a better understanding of the characteristics of the invention, it is accompanied as an integral part of said description, a set of drawings where with character Illustrative and not limiting, the following has been represented:
Figura 1.- Muestra una vista esquemática del láser de la invención en el que se puede observar la fuente, el medio activo y los dos espejos que constituyen el láser.Figure 1.- Shows a schematic view of the laser of the invention in which the source, the active medium and the two mirrors that constitute the laser.
Figura 2.- Muestra una representación de la ganancia del láser según la longitud de onda en la que se representan los valores extremos de la banda de sintonización y los cálculos previos necesarios para determinar el número de láminas del láser de la invención.Figure 2.- Shows a representation of the laser gain according to the wavelength at which represent the extreme values of the tuning band and the previous calculations necessary to determine the number of sheets of the laser of the invention.
A continuación, con referencia a las figuras, se describe un modo de realización preferente del láser que constituye el objeto de esta invención.Next, with reference to the figures, describes a preferred embodiment of the laser that constitutes The object of this invention.
En la figura 1 se representa el láser de la invención empleándose dos láminas (2) para la construcción del elemento activo (1). Se representa así mismo la fuente láser (7) de bombeo, externa al resonador (8). La invención puede realizarse con más de dos láminas (2) sin que suponga ningún cambio cualitativo. El ángulo de incidencia del láser en las láminas (2), \theta_{i}, definido como el existente entre el eje de rotación (4) de las láminas (2), perpendicular a la cara de entrada de las mismas, y el del haz láser, que se corresponde con el eje del resonador (5), es el mismo en la salida pues las láminas (2) son de caras plano-paralelas y el mismo para las dos, o más, láminas (2), pues las láminas (2) se disponen paralelamente entre sí. Este ángulo debe ser el llamado ángulo de Brewster. El valor del ángulo de Brewster depende de cada material y es aquel cuya tangente trigonométrica vale lo mismo que el índice de refracción del mismo, típicamente entre 55 y 65 grados.Figure 1 shows the laser of the invention using two sheets (2) for the construction of the active element (1). The laser source (7) of pumping, external to the resonator (8). The invention can be carried out with more than two sheets (2) without any qualitative change. He angle of incidence of the laser in the sheets (2), \ theta_ {i}, defined as the one between the axis of rotation (4) of the sheets (2), perpendicular to the entrance face thereof, and the of the laser beam, which corresponds to the axis of the resonator (5), is the same at the exit because the sheets (2) are expensive plane-parallel and the same for both, or more, sheets (2), since sheets (2) are arranged in parallel between yes. This angle must be the so-called Brewster angle. The value Brewster's angle depends on each material and is the one whose trigonometric tangent is the same as the refractive index thereof, typically between 55 and 65 degrees.
Las láminas (2) deben estar cortadas de tal manera que el eje óptico (3) de las mismas sea paralelo al plano de las caras de entrada y salida del haz. Las láminas (2) se orientan de manera que la dirección perpendicular a sus caras forma el ángulo llamado de Brewster con respecto a la dirección del eje del resonador (5), que es la de propagación del haz láser en el interior del mismo.The sheets (2) must be cut in such so that the optical axis (3) thereof is parallel to the plane of the input and output faces of the beam. The plates (2) are oriented so that the direction perpendicular to their faces forms the called Brewster angle with respect to the direction of the axis of the resonator (5), which is the propagation of the laser beam in the inside of it.
Con esta disposición, las longitudes de onda que se transmiten con pérdidas mínimas y que por tanto se ven favorecidas son las que cumplen la siguiente condición:With this arrangement, the wavelengths that they are transmitted with minimal losses and therefore are seen Favored are those who meet the following condition:
donde e es el espesor de la lámina (2), m un número entero que representa el orden de interferencia, \theta_{i} es el ángulo de incidencia, que debe ser el de Brewster para que las condiciones sean óptimas, n_{o} y n_{e} son los índices de refracción ordinario y extraordinario del material y \varphi es el ángulo que forman el plano de incidencia y la dirección del eje óptico (3) de las láminas (2) y que es el único parámetro variable una vez montado el sistema. Se varía rotando todo el conjunto solidariamente con la dirección perpendicular a las caras de las láminas (2) como eje de rotación (4). Por tanto el conjunto de láminas (2) deberá ir montado en un soporte de ángulo doblemente variable; por un lado se debe ajustar el ángulo de incidencia \theta_{i}, que quedará fijado tras el ajuste y por otro, el ángulo de sintonización \varphi se debe poder rotar de forma controlable y medible, con escala angular.where e is the thickness of the sheet (2), m an integer representing the order of interference, \ theta_ {i} is the angle of incidence, which must be that of Brewster for optimal conditions, n_ {o} and n_ {e} are the indexes of ordinary and extraordinary refraction of material and var is the angle formed by the plane of incidence and the direction of the optical axis (3) of the sheets (2) and that is the only variable parameter once the system is mounted. It varies rotating the whole set in solidarity with the direction perpendicular to the faces of the sheets (2) as the axis of rotation (4). Therefore the sheet assembly (2) must be mounted on a doubly variable angle bracket; on the one hand it must be adjusted the angle of incidence \ theta_ {i}, which will be fixed after the setting and on the other, the tuning angle \ varphi must be be able to rotate in a controllable and measurable way, with scale angular.
Si en la expresión anterior variamos este ángulo \varphi entre 0 y 90 grados, vamos obteniendo diferentes valores para \lambda. En los extremos angulares, y, dependiendo del material, el desequilibrio entre ambas componentes de polarización es muy grande, disminuyendo el contraste de interferencia, por lo que puede ocurrir que no se sintonice.If in the previous expression we vary this angle \ varphi between 0 and 90 degrees, we get different values for λ. At the angular ends, and, depending on the material, the imbalance between both polarization components it is very large, decreasing the interference contrast, so It may happen that it doesn't tune in.
En el diseño del láser, n_{o}, n_{e} y \theta_{i} son característicos del material. Las longitudes de onda extremas de la banda de sintonización también están determinadas al menos de forma aproximada y el espesor total e también. Si la fórmula de arriba se aplica con los valores correspondientes, \varphi = 45 grados para una longitud de onda media entre los extremos de la banda, se obtiene un valor para m que se redondea a un número entero. Se comprueba con los enteros inmediatamente anteriores y posteriores al obtenido cuantas longitudes de onda dentro de la banda se sintonizarían simultáneamente. El número resultante es a la vez el número de láminas (2) a utilizar y el factor de reducción del espesor e para cada una de ellas.In laser design, n_ {o}, n_ {e} and \ theta_ {i} are characteristic of the material. The lengths of extreme wave of the tuning band are also determined at least approximately and the total thickness e too. If the formula above applies with the values corresponding, \ varphi = 45 degrees for a wavelength average between the ends of the band, you get a value for m that It is rounded to an integer. It is checked with the integers immediately before and after obtaining how many wavelengths within the band would be tuned simultaneously. The resulting number is both the number of sheets (2) to be used and the thickness reduction factor e for each of them.
El sistema de láminas (2) plano-paralelas se debe montar de manera que las láminas (2) sean a su vez paralelas entre sí, para que los ángulos de incidencia sean todos iguales y a su vez con todos los ejes ópticos (3), en el plano de las caras, y paralelos entre sí. Esta dirección puede venir marcada de fábrica, y el último ajuste se puede hacer mediante rotación relativa entre ellas hasta encontrar la extinción en un microscopio de polarización. Se fijan y se montan en el soporte giratorio. Los procedimientos concretos para esta operación pueden ser muy variados.The sheet system (2) plane-parallel must be mounted so that the sheets (2) are in turn parallel to each other, so that the angles of incidence are all equal and in turn with all axes optical (3), in the plane of the faces, and parallel to each other. This address can be marked at the factory, and the last setting is can do by relative rotation between them until you find Extinction in a polarization microscope. They are fixed and mounted on the swivel stand. The specific procedures for This operation can be very varied.
En una posible realización es empleado un láser de Titanio: zafiro dopado al 0.3% bombeado longitudinalmente por otro láser de longitud de onda más corta. Puede ser en general pulsado o continuo. El sistema de sintonización de la invención se adapta a diferentes tipos de resonador (8), el más simple con dos espejos (6) o más complejos. En esta realización se describirá un sistema simple con dos espejos (6), pulsado en el que el bombeo proviene de un láser de Neodimio: YAG doblado, 532 nm de longitud de onda, y su diámetro se colima mediante un sistema telescópico de dos lentes hasta 3 mm. La energía de los pulsos de salida que se prevé es de 10 mJ como mínimo y para ello se estima necesario en espesor total de las láminas (2) de 1.5 mm aproximadamente.In a possible embodiment a laser is used Titanium: 0.3% doped sapphire pumped longitudinally by Another shorter wavelength laser. It can be in general Pressed or continuous. The tuning system of the invention is adapts to different types of resonator (8), the simplest with two mirrors (6) or more complex. In this embodiment a simple system with two mirrors (6), pressed in which the pumping comes from a Neodymium laser: folded YAG, 532 nm in length wave, and its diameter is collimated by a telescopic system of two lenses up to 3 mm. The energy of the output pulses that It is expected to be at least 10 mJ and for this purpose it is deemed necessary in total thickness of the sheets (2) of approximately 1.5 mm.
Los parámetros del material de las láminas (2) son: índice ordinario n_{0} = 1.762, índice extraordinario n_{e} = 1.770, ángulo de incidencia \theta_{i} = 60.4 grados, banda de sintonización entre \lambda_{1} = 750 nanómetros (nm) y \lambda_{2} = 880 nm, media \lambda = 815 nm.The parameters of the sheet material (2) they are: ordinary index n_ {0} = 1,762, extraordinary index n_ {e} = 1,770, angle of incidence \ theta_ {i} = 60.4 degrees, Tuning band between λ1 = 750 nanometers (nm) and λ2 = 880 nm, mean λ = 815 nm.
Si se aplica la fórmula del apartado anterior con estos parámetros, \varphi = 45 grados, el citado espesor total y la longitud de onda media, se despeja el orden m = 14.7, 15 redondeando, y se puede comprobar que los longitudes de onda extremas de la banda incluyen los órdenes 14, 13.6 en 880 nm, y 16 en 750 nm como puede observarse en la figura 2, es decir habría tres órdenes simultáneamente con ese espesor, por lo que hay que utilizar tres láminas (2) de espesor 0.5 mm cada una, de forma que el orden de interferencia de trabajo es m = 5. Si ahora se introducen los valores de ángulo de sintonización \varphi = 30 grados y \varphi = 60 grados, se obtienen las longitudes de onda 752 nm y 863 nm, que se corresponden muy aproximadamente con la banda de sintonización prevista.If the formula in the previous section applies with these parameters, \ varphi = 45 degrees, said thickness total and average wavelength, the order m = 14.7, 15 is cleared rounding, and you can check that the wavelengths Band ends include orders 14, 13.6 at 880 nm, and 16 at 750 nm as can be seen in figure 2, that is to say three orders simultaneously with that thickness, so you have to use three sheets (2) of thickness 0.5 mm each, so that the order of work interference is m = 5. If now enter the tuning angle values \ varphi = 30 degrees and var = 60 degrees, wavelengths are obtained 752 nm and 863 nm, which correspond very roughly to the planned tuning band.
Las tres láminas (2) son circulares, su diámetro es de 15 mm, y su espesor de 0.5 mm, con una tolerancia de 0.001 mm. Las tres láminas (2) vienen cortadas con el eje óptico (3) en cara y un pequeño rebaje que marca la dirección aproximada del eje óptico (3). Cada una de ellas se monta pegada en un disco de acero inoxidable de 1 mm de espesor y con un círculo central abierto de 14.75 mm de diámetro en el que va alojado. Así se garantiza el paralelismo entre las láminas (2) y una distancia inferior a 0.5 mm entre las mismas. El diámetro exterior de los discos se corresponde con el alojamiento del soporte opto-mecánico con giro angular calibrado en el que se acomodará el conjunto. Para realizar el último ajuste de paralelismo en la dirección de los ejes ópticos (3) de las tres láminas (2) se utiliza un microscopio de polarización.The three plates (2) are circular, their diameter It is 15 mm, and its thickness is 0.5 mm, with a tolerance of 0.001 mm The three sheets (2) are cut with the optical axis (3) in face and a small recess that marks the approximate direction of the axis optical (3). Each of them is mounted attached to a steel disk 1 mm thick stainless steel with an open center circle of 14.75 mm in diameter in which it is housed. This guarantees the parallelism between the sheets (2) and a distance less than 0.5 mm between them. The outer diameter of the discs corresponds with the opto-mechanical support housing with calibrated angular rotation in which the assembly will be accommodated. For make the last parallel adjustment in the direction of the axes optical (3) of the three sheets (2) a microscope of Polarization.
A la vista de esta descripción y juego de figuras, el experto en la materia podrá entender que la invención ha sido descrita según una realización preferente de la misma, pero que múltiples variaciones pueden ser introducidas en dicha realización preferente, sin salir del objeto de la invención tal y como ha sido reivindicada.In view of this description and game of figures, the person skilled in the art will understand that the invention has been described according to a preferred embodiment thereof, but that multiple variations can be introduced in said preferred embodiment, without leaving the object of the invention as and as claimed.
Claims (2)
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Non-Patent Citations (2)
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Also Published As
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