NO310166B1 - Monolittisk, flerfunksjonelt optisk element og apparat for tilveiebringelse av polarisasjonssensitiv utgangskobling avlysstråler - Google Patents
Monolittisk, flerfunksjonelt optisk element og apparat for tilveiebringelse av polarisasjonssensitiv utgangskobling avlysstråler Download PDFInfo
- Publication number
- NO310166B1 NO310166B1 NO19951300A NO951300A NO310166B1 NO 310166 B1 NO310166 B1 NO 310166B1 NO 19951300 A NO19951300 A NO 19951300A NO 951300 A NO951300 A NO 951300A NO 310166 B1 NO310166 B1 NO 310166B1
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- optical element
- garnet
- monolithic
- polarization
- monolithic optical
- Prior art date
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims description 89
- 230000010287 polarization Effects 0.000 title claims description 41
- 230000008878 coupling Effects 0.000 title claims description 13
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 title claims description 13
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 title claims description 13
- 239000002223 garnet Substances 0.000 claims description 44
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 31
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 claims description 13
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 8
- -1 gadolinium scandium aluminum Chemical compound 0.000 claims description 8
- JNDMLEXHDPKVFC-UHFFFAOYSA-N aluminum;oxygen(2-);yttrium(3+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Y+3] JNDMLEXHDPKVFC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 6
- ZPDRQAVGXHVGTB-UHFFFAOYSA-N gallium;gadolinium(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Ga+3].[Gd+3] ZPDRQAVGXHVGTB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910019901 yttrium aluminum garnet Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 230000003321 amplification Effects 0.000 claims description 5
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 claims description 5
- TVFHPXMGPBXBAE-UHFFFAOYSA-N [Sc].[Gd] Chemical compound [Sc].[Gd] TVFHPXMGPBXBAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- MOCSSSMOHPPNTG-UHFFFAOYSA-N [Sc].[Y] Chemical compound [Sc].[Y] MOCSSSMOHPPNTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- QRFSCHQPFQELSJ-UHFFFAOYSA-N gadolinium indium Chemical compound [In].[Gd] QRFSCHQPFQELSJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 claims description 4
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 claims 1
- 239000013598 vector Substances 0.000 description 10
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 5
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- 239000006117 anti-reflective coating Substances 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- PQXKHYXIUOZZFA-UHFFFAOYSA-M lithium fluoride Chemical compound [Li+].[F-] PQXKHYXIUOZZFA-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 238000009966 trimming Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/28—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising
- G02B27/286—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising for controlling or changing the state of polarisation, e.g. transforming one polarisation state into another
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/04—Prisms
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/12—Reflex reflectors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
- H01S3/08—Construction or shape of optical resonators or components thereof
- H01S3/08059—Constructional details of the reflector, e.g. shape
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
- H01S3/11—Mode locking; Q-switching; Other giant-pulse techniques, e.g. cavity dumping
- H01S3/1123—Q-switching
- H01S3/113—Q-switching using intracavity saturable absorbers
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Lasers (AREA)
- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
- Polarising Elements (AREA)
Description
Foreliggende oppfinnelse vedrører monolyttiske optiske elementer, og mer spesielt, monolittiske elementer som kombinerer et mangfold separate optiske funksjoner inn i et enkelt optisk element for å tilveiebringe multiple funksjoner og systemer fremstilt som anvender slike monolittiske optiske elementer. Dessuten vedrører den foreliggende oppfinnelsen et apparat for å tilveiebringe en polarisasjonssensitiv utgangskobling av lysstråler.
Kjente systemer hvor adskilte optiske funksjoner i henhold til foreliggende oppfinnelse utføres av separate elementer er vel kjent. Ulempen med disse systemene innbefatter for eksempel deres uhåndterbarhet, vanskeligheten med nøyaktig tilpasning av elementene, manglende monteringsrobusthet og det store antall deler.
Publikasjoner og patentsøknader vedrørende foreliggende oppfinnelse innbefatter L.I.Krutova et al., Opt. Spectrosc.
(USSR), 63,695 (1987); E.V.Zharikov et al., "Photochromic properties of a gadolinium-scandium-gallium garnet crystal", Preprint nr. 238 USSR Åcademy of Sciences, Institute of General Physics, Moscow (1985); U.S. patentsøknad nr.
08/030.763, inngitt 12. mars, 1993, med tittel "Quasi-Monolithic Saturable Optical Element", som er overdratt til innehaveren av foreliggende søknad.
Den ovenfor nevnte patentsøknaden beskriver et optisk element hvor metningsabsorpsjon, polariseringsdiskriminering og refleksjon er integrert til et kvasi-monolittisk fast-fase optisk element. Det optiske elementet innbefatter et ikke-dopet substrat med fremre og bakre overflater anbragt i en forutbestemt vinkel. Et dielektrisk belegg er anbragt på den bakre overflaten av substratet og minst en mettbar absorberplate er anordnet på den fremre overflaten til substratet. Mettbare absorberende forbindelser som brukes i platen er enten F£-fargesentere i litiumfluorid eller Cr4+dopeioner i et eller flere passende optiske vertsmaterialer. Lineær polariseringsdiskriminering av en laserstråle oppnås ved orientering av det optiske elementets inngangsflate ved Brewster's vinkel. Et dielektrisk belegg (speil) på den bakre overflaten til det optiske elementet gir 100$ reflekti-vitet. Dette optiske elementet gir passiv Q-svitsjing (Q-switching), diskriminering for lineær polarisasjon og laserstrålerefleksjon. Ved innretning av det optiske elementet for retrorefleksjon, oppfylles automatisk Brewster's vinkelbetingelse og det oppnås en optimal polarisasjonsdiskriminering.
En hensikt med foreliggende oppfinnelse er derfor å tilveiebringe ekte monolittiske optiske elementer som kombinerer et mangfold separate optiske funksjoner i et enkelt optisk element for å tilveiebringe multiple funksjoner og systemer fremstilt ved bruk av slike monolittiske optiske elementer.
Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer således et monolyt-tisk optisk element, kjennetegnet ved at legemet dannes i form av et rettvinklet porro-prisme for å gi en retro-refleksjon i et plan og en polarisasjonsrotasjon av innfallende lysstråler. Foretrukne trekk ved det monolyttiske optiske elementet ifølge oppfinnelsen, fremgår fra medfølg-ende krav 2 - 9 og som angitt nedenfor i beskrivelsen.
Foreliggende oppfinnelse innbefatter et optisk apparat som kombinerer et mangfold separate optiske funksjoner i et enkelt optisk element. Avhengig av utførelsesformen, kombinerer foreliggende oppfinnelse enten to eller tre optiske funksjoner innbefattende metningsabsorpsjon, retrorefleksjon i et plan og polarisasjonsrotasjon i et enkelt miniatyroptisk element. Det optiske elementet er fremstilt fra et materiale som kombinerer egenskapene med høyt brytningstall (refractive index) (større enn 1.414 for å tillate total indre refleksjon ved en 45 graders innfallsvinkel), mettbar optisk absorpsjon (for å tilveiebringe Q- svitsjing), og toleranse mot høye temperaturer (for å muliggjøre påføring av antirefleksjonsbelegg). Dette enkelte optiske elementet er fremstilt av granatmateriale (garnet material) som oppfyller kravene til brytningstallet. Doping av granatmaterialet med tetravalent krom (Cr<4+>), for eksempel, gir en metningsabsorpsjon i det naer-inf rarøde bølgelengdeområdet mens de naturlige egenskapene til granatmaterialet gir en høytemperaturtoleranse.
Mer spesielt, er foreliggende oppfinnelse et monolittisk optisk element bestående av et legeme fremstilt av et granatmateriale med et brytningstall større enn 1.414 for å gi en total indre refleksjon av innfallende lys ved inn-fallsvinkler på 45° og hvor legemet er fremstilt i form av en rettvinklet porro-prisme for å gi retrorefleksjon i et plan og polarisasjonsrotasjon av de innfallende lysstrålene, avhengig av den innfallende polarisasjonensorientering. Det optiske elementet kan bestå av et enkelt-krystall vertsma-teriale (granatmateriale) så som yttriumaluminiumgranat (YAG), yttriumskandium aluminiumgranat (YSAG), yttriumskandium galliumgranat (YSGG), gadoliniumskandium aluminiumgranat (GSAG), gadoliniumskandium galliumgranat (GSGG), gadoliniumgalliumgranat (GGG), gadoliniumindiumgalliumgranat (GIGG), eller passende enkeltkrystallkombinasjoner av ovennevnte.
Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer ytterligere et apparat for å tilveiebringe polarisasjonssensitiv utgangs-kopling av lysstråler. Apparatet innbefatter et optisk element som beskrevet over, en reflektor, hvor reflektoren og det optiske elementet er anbragt for å danne en optisk resonator (resonant cavity) hulrom, en polarisator anordnet i en optisk resonator og et forsterkningsmedium anordnet i den optiske resonatoren. Foretrukne trekk ved apparatet ifølge oppfinnelsen fremgår fra medfølgende krav 11 - 15 og er vist nedenfor i beskrivelsen.
Et foretrukket trekk ved apparatet ifølge oppfinnelsen er at apparatet videre kan innbefatte en 1/4-bølge retardasjonsplate anordnet i resonanthulrommet. Et ytterligere foretrukket trekk ved apparatet ifølge oppfinnelsen er at reflektoren er et speil henholdsvis porro-prisme, hvorved porro-prismet fremstilles av et BK-7 materiale. Et ytterligere foretrukket trekk ved apparatet ifølge oppfinnelsen er at rotasjon av det optiske elementet om en optisk akse til apparatet gir en kontinuerlig variabel utkoblingsreflektivitet av lysstrålene som muliggjør avstemming av hulrommet for optimal effektivitet.
Det optiske elementet i henhold til foreliggende oppfinnelse er enkelt å fremstille, lett å styre, gir en integrert polarisasjonsrotasjon, kan gjøres bestrålingshard og reduserer antall deler i de optiske systemene hvor det anvendes. Foreliggende oppfinnelse kan anvendes i Q-svitsjete lasere og lignende. Kommersielle og industrielle anvendelsesområder innbefatter, men er ikke begrenset til, behandling av halvledermateriale så som for eksempel motstandstrimming og frakobling (link blowing).
Forskjellige trekk og fordeler ved foreliggende oppfinnelse vil fremgå klarere fra den etterfølgende detaljerte beskrivelsen, sammen med de tilhørende tegninger, hvor like referansenummer angir like konstruksjonselementer og hvor;
Figur 1 viser en første utførelsesform av et optisk element i henhold til prinsippene ved foreliggende oppfinnelse. Figur 2 viser det geometriske rotasjonsplanet ved polari-sering av lysstråler i det optiske elementet i henhold til f igur 1. Figur 3 viser en andre utførelsesform av foreliggende oppfinnelse.
Figur 4 viser en kjent Q-switsjingsresonator.
Figur 5 viser en resonator fremstilt i henhold til prinsippene ved foreliggende oppfinnelse. Figur 6 viser en alternativ resonatorutføring i henhold til prinsippene ifølge foreliggende oppfinnelse. Figurene 7a og 7b viser forskjellige polarisasjonsutgangs-koblingsresonatorer innbefattende den andre utførelsesformen ifølge foreliggende oppfinnelse.
Med henvisning til figurene, viser figur 1 en første utførelsesform av et optisk element 20 i henhold til prinsippene ifølge foreliggende oppfinnelse. Den første utførelsesformen av det optiske elementet 20 innbefatter et legeme 21 fremstilt av granatmateriale og legemet 21 er utformet i form av et rettvinklet porro-prisme 21. Det optiske elementet 20 kan bestå av granatmaterialer angitt i tabell 1 og kan innbefatte enkeltkrystallvertsmaterialer så som yttriumaluminiumgranat (YAG), yttriumskandiumalumin-iumgranat (YSAG), yttriumskandiumgalliumgranat (YSGG), gadoliniumskandiumaluminiumgranat (GSAG), gadoliniumskandium-galliumgranat (GSGG), gadoliniumgalliumgranat (GGG), gadoliniumindiumgalliumgranat (GIGG) eller passende enkle krystallkombinasjoner av ovennevnte. Porro-prismet 21 består av et helt stykke granatmateriale som har en fremre overflate 25, en indre bunnflate 22 og to indre toppflater 23, 24. Det optiske elementet 20 innbefattende porro-prismet 21 gir 100$ refleksjon av innfallende lysstråler, som et resultat av total indre refleksjon av lysstråler, for eksempel tilveiebragt av en laser som trenger inn gjennom den fremre overflaten 25 og reflekterer fra de indre bunn- og topp-overflåtene 22, 23, 24 og går ut tilbake gjennom den fremre overflaten 25. Granatlegemet 21 gir også rotasjon av polarisasjonsplanet til lysstrålene fra laseren. Denne polarisasjonsrotasjonen er resultatet av geometrien i legemet 21 av porro-prismet 21, hvor lysstrålene undergår total indre refleksjon først ved bunnflaten 22 og deretter ved den indre toppflaten 23, 24 til porro-prismet 21 og til slutt igjen ved bunnoverflaten 22.
Den geometriske rotasjonen av polarisasjonsplanet til lysstrålene som skinner i det optiske elementet 20 i figur 1, er vist i figur 2. De totalt reflekterende indre overflatene 22, 23, 24 er vist skjematisk med granatmaterialet fjernet av illustrative årsaker. En innkommende lysstråle 31 polari-seres ved en 45 graders vinkel, vist ved polarisasjonsvektor 32. Kombinasjonen av fire indre refleksjoner ved bunn-overf laten 22, de indre toppflatene 23, 24 og deretter bunnflaten 22, roterer rotasjonsplanet 90 grader som vist ved polarisasjonsvektor 33 på en retroreflektert lysstråle 34. Den geometriske rotasjonen skjer uavhengig av hvorvidt refleksjonene er helt indre refleksjon eller ikke. Siden porro-prismet 21 er symmetrisk om toppen til de øvre indre overflatene 23, 24, også kjent som takåsen, spiller rekkeføl-gen som strålene når de øvre indre overflatene 23, 24, ingen rolle. Vanligvis blir lysstrålene (eller strålen) sentrert på taktoppen, slik at halvparten av strålen når den øvre indre overflaten 23, samtidig som den andre halvdelen når den øvre indre overflaten 24. Polarisasjonsrotasjonen er den samme for begge baner.
En alternativ måte å beskrive 90 graders rotasjonen av polarisasjonsplanet til lysstrålene 31 i det optiske elementet 20, er som følger. Polarisasjonsvektoren 32 kan dekomponeres i vektorer p og s, hvor p er innfallsplanet for den nedre indre overflaten 22 og s er ortogonal til dette innfallsplanet. Etter passering gjennom det optiske elementet 20, vil orienteringen til den vertikale p vektoren forbli uendret, mens rotasjonen av den ortogonale s vektoren er endret 180 grader. Vinkelrotasjonen av polarisasjonsplanet er det dobbelte av dens innfallsvinkel fra vertikalpla net. Polarisasjonsvektoren 32, som er innfallende ved 45 grader moturs fra vertikalplanet, kommer ut som polarisasjonsvektor 32 som er 45 grader i urretningen fra vertikalplanet. Den 45 graders polarisasjonsvektoren 32 har derved undergått en 90 graders rotasjon for å danne polarisasjonsvektoren 33 når den kommer ut fra det optiske elementet 20 som retroreflektert lysstråle 34.
Figur 3 viser en andre utførelsesform av det optiske elementet 20a i henhold til foreliggende oppfinnelse. Ved denne andre utførelsesformen består det optiske elementet 20a av et granatlegeme 21a med en andre utforming. Fordelene med metningsabsorpsjon og retrorefleksjon er kombinert i det andre optiske elementet 20a som innbefatter et mettbart absorberende eller 0-svitsjende porro-prisme 21a.
I en praktisk anvendelse av den første utførelsesformen (ved en polarisasjonsrotasjon etter refleksjon fra porro-prismet 21) kan det optiske elementet 20 for eksempel anvendes i en polarisasjonsutgangskoblingsresonator. Den andre utførelses-formen av det optiske elementet 20a (med et Q-svitsjende porro-prisme 21a) er passende enten for en polarisasjonsutgangskoblingsresonator eller en utgangsspeil-optisk-resonator. Disse hulromsutformingene er diskutert mer detaljert under for den første og andre utførelsesformen av det optiske elementet 20.
Foreliggende oppfinnelse kombinerer, avhengig av utførelses-formen, et mangfold optiske funksjoner som kan innbefatte metningsabsorpsjon og bestrålingshardhet, retrorefleksjon og polarisasjonsrotasjon, i et enkelt optisk element 20, 20a. De optiske elementene 20, 20a i henhold til foreliggende oppfinnelse, er fremstilt av granatmateriale som kombinerer egenskapene med høyt brytningstall (større enn 1.414 for å oppnå total indre refleksjon ved 45 graders innfallsvinkel) og toleranse av høye temperaturer (for å muliggjøre påføring av anti-refleksjonsbelegg). Refraksjonsindeksen til de forskjellige granatmaterialene som kan anvendes i de optiske elementene 20, 20a er vist i tabell 1. Doping av granatmaterialet med for eksempel tetravalent krom (Cr<4+>) gir en metningsabsorpsjon (for å oppnå Q-svitsjing).
TABELL 1
Granatholdi<g>materiale Brytningstall
ved X = 1 pm
Y3AI5O12(yttrium aluminium granat) 1.82 Gd3Sc2Ga30^2(gadolinium skandium gallium granat 1.94 Gd3Sc2Al30^2(gadolinium skandium aluminium granat) 1.88 Y3SC2AI3O12(yttrium skandium aluminium granat) 1.86 Y3Sc2Ga30i2(yttrium skandium gallium granat)~1.94 Gd3Ga50i2(gadolinium gallium granat) 1.94 Gd3ln2Ga30i2(gadolinium indium gallium granat) 1.96
Som tabell 1 viser, har alle disse granatholdige materialene brytningstall som gir total indre refleksjon ved en 45 graders innfallsvinkel til lysstrålene.
For bedre å forstå foreliggende oppfinnelse, gis det en kort beskrivelse av en konvensjonell kjent Q-switsjet resonator 40 for sammenligning med henvisning til figur 4. Som vist i figur 4, består denne konvensjonelle resonatoren 40 av en mettbar absorber Q-switsj 41, en polarisator 42, et aktivt laserelement 43, 1/4-bølge retardasjonsplate 44 og to speil 45, 46 (som alternativt kan erstattes av glassporro-prismer). Utkopling av laserenergi kontrolleres ved å rotere 1/4-bølge retardasjonsplaten 44.
En hovedfordel med den første utførelsesformen av det optiske elementet 20 i henhold til foreliggende oppfinnelse, er at det muliggjør erstatning av flere kjente elementer i denne konvensjonelle resonatoren 40, samtidig som ytelsen opprett-holdes. De konvensjonelle elementene som erstattes, innbefatter en endespeil 46, en mettbar absorber Q-switch 41 og 1/4-bølge retardasjonsplaten 44 i polarisasjonsutgangskoblingsresonatoren 40 vist i figur 4.
I henhold til dette, og med henvisning til figurene 5 og 6, er det vist polarisasjonsutgangskoblings-resonatorer 50 og 50a i henhold til foreliggende oppfinnelse. Polarisasjonsutgangskoblings-resonatoren 50 består av en reflektor 45, så som speilet 45 eller et porro-prisme 45a, polarisatoren 42, laserstangen eller forsterkningsmediet 43, og det optiske elementet 20, som beskrevet med henvisning til figur 1. Rotasjon 51 av det optiske elementet 20 langs en laserakse gir en kontinuerlig variabel utkoblingsreflektivitet som muliggjør justering av hulrommet for optimal effekt i nærvær av forskjellige hulromsparametere. Uansett nivået av dobbeltbrytningseffekter eller andre tap, kan det optiske elementet 20 lett optimaliseres for å gi passende utkobling av laserenergien. Som vist i figur 5, kan porro-prismet 45a erstatte endespeilet 45, og gir en ytterligere fordel ved innretningsufølsomhet når taktoppen er ortogonal til toppen av det optiske elementet 20. Figur 6 viser en alternativ utførelse av polarisasjonsutgangskoblingsresonatoren 50a, hvor Q-svitsjefunksjonen er tilveiebragt av det optiske elementet 20 anbragt på motsatt side av polarisatoren 42 fra forsterkningsmediet 43.
Andre polarisasjons-utgangskoblingsresonatorer innbefattende den andre utførelsesformen av det optiske elementet 20a, vist og beskrevet med henvisning til figur 3, er vist i figurene 7a og 7b. På lignende måte som den første utførelsesformen av det optiske elementet 20, erstatter den andre utførelses-formen av det optiske elementet 20a en kombinasjon av kjente elementer. Polarisasjons-utgangskoblingsresonatorene 50b, 50c utgjøres av speilet 45, 1/4 bølge retardasjonsplaten 44 (kun i 50b), polarisatoren 42, laserstangen eller forsterkningsmediet 43 og det optiske elementet 20a, så som beskrevet med henvisning til figur 3. I resonatoren 50b i figur 7a, skjer utkobling som et resultat av rotasjonen av 1/4-bølge retardasjonsplaten 44, mens i figur 7b (resonator 50c), danner rotasjonen av det optiske elementet 20a utkoblingen. I tilfellet med den andre utførelsesformen av det optiske elementet 20a, skjer utkoblingen som et resultat av polarisasjonsretardasjon på grunn av faseskift fra de totale indre reflekterende overflatene 23, 24 til det optiske elementet 20a. Polarisasjonsretardasjonen varierer som en funksjon av orienteringen til toppen av det optiske elementet 20a med hensyn til overflaten av polarisatoren 42. Et andre porro-prisme 45a, som erstatter endespeilet 45 i figur 7, gir samme innretningsufølsomhet som nevnt tidligere. Utkoblingen oppnås ved passende rotasjon av enten det optiske elementet 20a eller det andre porro-prismet 45a.
Claims (15)
1.
Monolittisk optisk element (20) med et legeme (21) som oppviser et granatmateriale med en brytningstall som er større enn 1,414 for å gi en indre total refleksjon av innfallende lys,karakterisert vedat legemet dannes i form av et rettvinklet porro-prisme for å gi en retro-refleksjon i et plan og en polarisasjonsrotasjon av innfallende lysstråler.
2.
Monolittisk optisk element (20) ifølge krav 1,karakterisert vedat granatmaterialet er dopet med tetravalent krom (Cr<4+>) for å gi en metningsabsorpsjon.
3.
Monolittisk optisk element (20) ifølge krav 1 eller 2,karakterisert vedat granatmaterialet oppviser yttrium aluminiumgranat.
4.
Monolittisk optisk element (20) ifølge krav 1 eller 2,karakterisert vedat granatmaterialet oppviser gadolinium skandium galliumgranat.
5.
Monolittisk optisk element (20) ifølge krav 1 eller 2,karakterisert vedat granatmaterialet oppviser gadolinium skandium aluminiumgranat.
6.
Monolittisk optisk element (20) ifølge krav 1 eller 2,karakterisert vedat granatmaterialet oppviser yttrium skandium aluminiumgranat.
7.
Monolittisk optisk element (20) ifølge krav 1 eller 2,karakterisert vedat granatmaterialet oppviser yttrium skandium galliumgranat.
8.
Monolittisk optisk element (20) ifølge krav 1 eller 2,karakterisert vedat granatmaterialet oppviser gadolinium galliumgranat.
9.
Monolittisk optisk element (20) ifølge krav 1 eller 2,karakterisert vedat granatmaterialet innbefatter gadolinium indium galliumgranat.
10.
Apparat (15) for å tilveiebringe en polarisasjonssensitiv utgangskobling av lysstråler, hvilket apparat (50) erkarakterisert ved
det optiske elementet (20) ifølge krav 1;
en reflektor (45) og hvori reflektoren og det optiske elementet (20) er anbrakt slik at det dannes en hulrom-ressonator;
en polarisator (42) som er anordnet i hulromressonatoren; og et forsterkningsmedium (43) som er anordnet i hulromressonatoren .
11.
Apparat (50) ifølge krav 10,karakterisertved en 1/4-bølge retardasjonsplate (44) som er anbrakt i hulromressonatoren.
12.
Apparat (50) ifølge krav 10,karakterisertved at reflektoren (45) oppviser et speil (45).
13.
Apparat (50) ifølge krav 10,karakterisertved at reflektoren (45) oppviser et porro-prisma (45a).
14.
Apparat (50) ifølge krav 13,karakterisertved at porro-prismaet (45a) oppviser et BK-7-materiale.
15 .
Apparat (50) ifølge krav 10,karakterisertved at rotasjon (50) av det optiske elementet (20) om en optisk akse gir en kontinuerlig variabel utkoblingsreflektivitet av lysstrålene som muliggjør avstemning av res-sonatoren for optimal effektivitet.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/223,190 US5847871A (en) | 1994-04-05 | 1994-04-05 | Monolithic multifunctional optical elements |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NO951300D0 NO951300D0 (no) | 1995-04-04 |
| NO951300L NO951300L (no) | 1995-10-06 |
| NO310166B1 true NO310166B1 (no) | 2001-05-28 |
Family
ID=22835448
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NO19951300A NO310166B1 (no) | 1994-04-05 | 1995-04-04 | Monolittisk, flerfunksjonelt optisk element og apparat for tilveiebringelse av polarisasjonssensitiv utgangskobling avlysstråler |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5847871A (no) |
| EP (1) | EP0676651B1 (no) |
| KR (1) | KR0169538B1 (no) |
| DE (1) | DE69501512T2 (no) |
| ES (1) | ES2111983T3 (no) |
| NO (1) | NO310166B1 (no) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5796770A (en) * | 1995-10-11 | 1998-08-18 | Raytheon Company | Compact diode pumped solid state laser |
| FR2771186B1 (fr) * | 1997-11-18 | 2001-11-02 | Thomson Multimedia Sa | Dispositif a miroirs pour faire tourner la polarisation d'un signal electromagnetique |
| US6198574B1 (en) * | 1999-08-27 | 2001-03-06 | Zygo Corporation | Polarization preserving optical systems |
| US6229645B1 (en) * | 2000-01-28 | 2001-05-08 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Polarization selecting optical element using a porro prism incorporating a thin film polarizer in a single element |
| CA2314783A1 (en) * | 2000-08-01 | 2002-02-01 | Kenneth Lloyd Westra | A method of making a high reflectivity micro mirror and a micro mirror |
| US7149231B2 (en) * | 2002-10-04 | 2006-12-12 | Spectra Systems Corporation | Monolithic, side-pumped, passively Q-switched solid-state laser |
| WO2006092784A1 (en) | 2005-03-01 | 2006-09-08 | Elbit Systems Electro-Optical Elop Ltd. | Monolithic solid state laser apparatus |
| CN101382654B (zh) * | 2008-09-23 | 2010-06-09 | 北京理工大学 | 一种可补偿偏振引起的强度变化的光束旋转装置及方法 |
| WO2014026713A1 (de) | 2012-08-15 | 2014-02-20 | Limo Patentverwaltung Gmbh & Co. Kg | Strahlformungsvorrichtung und laservorrichtung mit mindestens einer strahlformungsvorrichtung |
| US20180269647A1 (en) * | 2015-11-19 | 2018-09-20 | Bae Systems Information And Electronic Systems Integration Inc. | Porro prism stabilized laser system |
| DE102021105188A1 (de) | 2021-03-04 | 2022-09-08 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung eingetragener Verein | Verfahren und Anordnung zur Erhöhung der Strahlqualität und Stabilität eines optischen Resonators |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3924201A (en) * | 1972-10-02 | 1975-12-02 | Int Laser Systems Inc | Laser apparatus employing mechanical stabilization means |
| US4084883A (en) * | 1977-02-28 | 1978-04-18 | The University Of Rochester | Reflective polarization retarder and laser apparatus utilizing same |
| US4525034A (en) * | 1982-12-07 | 1985-06-25 | Simmons Clarke V | Polarizing retroreflecting prism |
| US4740986A (en) * | 1985-12-20 | 1988-04-26 | Hughes Aircraft Company | Laser resonator |
| DE3904660A1 (de) * | 1989-02-16 | 1990-08-23 | Philips Patentverwaltung | Planarer optischer isolator |
| JPH03249606A (ja) * | 1990-02-27 | 1991-11-07 | Namiki Precision Jewel Co Ltd | 磁気光学素子付偏光ビームスプリッタおよびその製造方法 |
| US5164947A (en) * | 1991-02-28 | 1992-11-17 | Amoco Corporation | Single-frequency, frequency doubled laser |
| US5218610A (en) * | 1992-05-08 | 1993-06-08 | Amoco Corporation | Tunable solid state laser |
| US5303256A (en) * | 1993-03-12 | 1994-04-12 | Hughes Aircraft Company | Quasi-monolithic saturable optical element |
-
1994
- 1994-04-05 US US08/223,190 patent/US5847871A/en not_active Expired - Lifetime
-
1995
- 1995-03-31 ES ES95104844T patent/ES2111983T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1995-03-31 DE DE69501512T patent/DE69501512T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1995-03-31 EP EP95104844A patent/EP0676651B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1995-04-04 NO NO19951300A patent/NO310166B1/no not_active IP Right Cessation
- 1995-04-04 KR KR1019950007806A patent/KR0169538B1/ko not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0676651A1 (en) | 1995-10-11 |
| NO951300L (no) | 1995-10-06 |
| EP0676651B1 (en) | 1998-01-28 |
| DE69501512D1 (de) | 1998-03-05 |
| NO951300D0 (no) | 1995-04-04 |
| KR950029785A (ko) | 1995-11-24 |
| ES2111983T3 (es) | 1998-03-16 |
| DE69501512T2 (de) | 1998-09-10 |
| KR0169538B1 (ko) | 1999-04-15 |
| US5847871A (en) | 1998-12-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4525034A (en) | Polarizing retroreflecting prism | |
| US4208636A (en) | Laser apparatus | |
| EP0826255B1 (en) | Monolithic laser | |
| JP2820367B2 (ja) | 疑似モノリシックな飽和可能な光素子 | |
| US5199042A (en) | Unstable laser apparatus | |
| JPH04226092A (ja) | リングレーザ | |
| US3928818A (en) | Method of reducing light leakage in lasers | |
| NO310166B1 (no) | Monolittisk, flerfunksjonelt optisk element og apparat for tilveiebringelse av polarisasjonssensitiv utgangskobling avlysstråler | |
| US5148445A (en) | High power Nd:YLF solid state lasers | |
| JP2007012981A (ja) | 光学素子の内部全反射面に高反射コーティングを施したレーザ装置 | |
| Padgett et al. | Dove prisms and polarized light | |
| KR100281832B1 (ko) | 시력 보호 레이저 투과기 | |
| US3464026A (en) | Laser using porro prism end reflectors | |
| EP0043830B1 (en) | Birefringence coupled high average power laser | |
| US5640412A (en) | Prism folded laser cavity with controlled intractivity beam polarization | |
| EP1169755B1 (en) | Thermal birefringence compensator for double pass laser | |
| US6229645B1 (en) | Polarization selecting optical element using a porro prism incorporating a thin film polarizer in a single element | |
| WO1994023479A1 (en) | Unstable laser apparatus | |
| US5726802A (en) | Broadband quarter-wave retarding 180° fold prism | |
| NO147620B (no) | Laserresonator. | |
| JPH05102563A (ja) | チタンサフアイアレーザ装置 | |
| JPS6147683A (ja) | レ−ザ−発振装置 | |
| IL143959A (en) | Eyesafe laser transmitter with brewster angle q-switch in single resonator cavity for both pump laser and optical parametric oscillator |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM1K | Lapsed by not paying the annual fees |
Free format text: LAPSED IN OCTOBER 2002 |