PL214235B1 - Sposób generacji promieniowania laserowego o dwóch częstotliwościach (54) i ortogonalnych polaryzacjach i układ lasera dwuczęstotliwościowego o ortogonalnych polaryzacjach - Google Patents

Description

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 214235 (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: 383937 ^{(51) Int.Cl.}

H01S 3/02 (2006.01) H01S 3/106 (2006.01) H01S 3/082 (2006.01) (22) Data zgłoszenia: 03.12.2007

Sposób generacji promieniowania laserowego o dwóch częstotliwościach (54) i ortogonalnych polaryzacjach i układ lasera dwuczęstotliwościowego o ortogonalnych polaryzacjach

	(73) Uprawniony z patentu: POLITECHNIKA WROCŁAWSKA, Wrocław, PL
(43) Zgłoszenie ogłoszono: 08.06.2009 BUP 12/09	(72) Twórca(y) wynalazku:
(45) O udzieleniu patentu ogłoszono:	JAROSŁAW SOTOR, Góra Świętej Anny, PL PAWEŁ KACZMAREK, Jelcz-Laskowice, PL ARKADIUSZ ANTOŃCZAK, Wrocław, PL KRZYSZTOF ABRAMSKI, Wrocław, PL
31.07.2013 WUP 07/13	(74) Pełnomocnik: rzecz. pat. Regina Kozłowska

PL 214 235 B1

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób generacji promieniowania laserowego o dwóch częstotliwościach i ortogonalnych polaryzacjach i układ lasera dwuczęstotliwościowego o ortogonalnych polaryzacjach z kontrolowaną różnicą częstotliwości, przeznaczony do stosowania w układach i urządzeniach optycznych jako źródło światła laserowego.

Z amerykańskiego opisu patentowego US5473626 znany jest sposób generacji promieniowania laserowego o dwóch częstotliwościach, ortogonalnych polaryzacjach z kontrolowaną różnicą częstotliwości. Sposób polega na tym, że powstałe w rezonatorze, dla każdej z dwóch częstotliwości, fale stojące są konkretnie zdefiniowanym w obszarze rezonatora i przesunięte w fazie o 180° Umieszczenie w tym miejscu ośrodka czynnego powoduje, że występuje w nim jednorodne nasycenie linii emisji, co uniemożliwia generację innych częstotliwości. Kontrolę różnicy częstotliwości zapewnia umieszczony wewnątrz rezonatora modulator elektrooptyczny. Układ lasera zbudowany jest z zestawionych kolejno diody pompującej, lustra wejściowego, kryształu dwójłomnego, ośrodka czynnego, modulatora elektrooptycznego i lustra wyjściowego.

Układ lasera dwuczęstotliwościowego o ortogonalnych polaryzacjach i sposób generacji promieniowania laserowego o dwóch częstotliwościach i ortogonalnych polaryzacjach znany jest z amerykańskiego opisu patentowego US6850544. Sposób polega na tym, że w rezonatorze wydzielono dwa tory propagacji: dla wiązki o polaryzacji prostopadłej i pionowej, co powoduje, że parametry każdej z wiązek mogą być kontrolowane oddzielnie. Układ lasera składa się z lustra częściowo odbijającego, izotropowego ośrodka wzmacniającego, elementu rozdzielającego tor propagacji wiązki na dwie w zależności od polaryzacji, elementów kontrolujących parametry wydzielonych wiązek i dwóch luster całkowicie odbijających.

Istota sposobu, według wynalazku, polega na tym, że wiązkę laserową ogniskuje się w kolimatorze, po czym w pierwszym krysztale anizotropowym generuje się spolaryzowaną wiązkę laserową i jednocześnie w drugim krysztale anizotropowym generuje się spolaryzowaną wiązkę laserową o polaryzacji obróconej o kąt równy 90° względem wiązki wygenerowanej w pierwszym krysztale anizotropowym. Następnie tak wygenerowane wiązki wzmacnia się w układzie dwóch kryształów anizotropowych umieszczonych pomiędzy lustrami wejściowym i wyjściowym.

Korzystnie, częstotliwości wiązek wygenerowanych w układzie dwóch kryształów anizotropowych ustala się poprzez dobór grubości kryształów anizotropowych.

Korzystnie, płynną zmianę częstotliwości wiązek wygenerowanych reguluje się poprzez zmianę temperatury pracy kryształów anizotropowych.

Istota układu, według wynalazku, polega na tym, że pomiędzy diodą pompującą i lustrem wejściowym jest umieszczony kolimator, natomiast ośrodek czynny stanowią dwa kryształy anizotropowe domieszkowane jonami pierwiastków ziem rzadkich. Pierwszy kryształ anizotropowy jest ustawiony równolegle względem drugiego kryształu anizotropowego i jednocześnie oba kryształy anizotropowe są zestawione ze sobą tak, że polaryzacja wiązki generowanej w pierwszym krysztale anizotropowym jest obrócona względem polaryzacji wiązki generowanej w drugim krysztale anizotropowym o kąt 90°.

Korzystnym jest, gdy pierwszy kryształ anizotropowy i drugi kryształ anizotropowy są połączone z elementem przestrajającym, który korzystnie jest wyposażony w układ pomiaru temperatury i termoregulator.

W nowym sposobie generacji promieniowania laserowego o dwóch częstotliwościach i ortogonalnych polaryzacjach wykorzystuje się mechanizm wzmacniania i rozchodzenia się wiązek laserowych o różnych polaryzacjach w kryształach anizotropowych. Nowy układ pozwala na budowę kompaktowego, zminiaturyzowanego, odpornego na zmiany warunków środowiskowych źródła laserowego. Wyposażenie układu w element przestrajający pozwala na płynną zmianę różnicy częstotliwości przez zmianę temperatury pracy ośrodka aktywnego, co pozwala na kontrolowanie różnicy pomiędzy częstotliwością wiązki laserowej wygenerowanej w pierwszym krysztale anizotropowym a wiązką laserową wygenerowaną w drugim krysztale anizotropowym.

Przedmiot wynalazku w przykładzie realizacji jest uwidoczniony na rysunku, który przedstawia schemat blokowy układu lasera dwuczęstotliwościowego o ortogonalnych polaryzacjach.

Sposób generacji promieniowania laserowego o dwóch częstotliwościach i ortogonalnych polaryzacjach polega na tym, że wiązkę laserową ogniskuje się w kolimatorze B, po czym w pierwszym krysztale anizotropowym D generuje się spolaryzowaną wiązkę laserową i jednocześnie w drugim krysztale anizotropowym E generuje się spolaryzowaną wiązkę laserową o polaryzacji obróconej o kąt

PL 214 235 B1 równy 90° względem wiązki wygenerowanej w pierwszym krysztale anizotropowym D. Wygenerowane wiązki wzmacnia się w układzie dwóch kryształów anizotropowych D, E umieszczonych pomiędzy lustrami wejściowym C i wyjściowym F. Ponadto częstotliwości wiązek wygenerowanych w układzie dwóch kryształów anizotropowych D, E ustala się poprzez dobór grubości kryształów anizotropowych D, E, natomiast płynną zmianę częstotliwości wiązek reguluje się poprzez zmianę temperatury pracy kryształów anizotropowych D, E. Poprzez dobór grubości kryształów anizotropowych D, E, i zmianę temperatury realizuje się płynną zmianę różnicy częstotliwości wiązek pomiędzy częstotliwością wiązki laserowej wygenerowanej w pierwszym krysztale anizotropowym D a wiązką laserową wygenerowaną w drugim krysztale anizotropowym E.

Układ lasera dwuczęstotliwościowego o ortogonalnych polaryzacjach wyposażony w zestawione kolejno wzdłuż generowanej wiązki laserowej, diodę pompującą A wytwarzającą wiązkę pompującą, kolimator B, lustro wejściowe C, ośrodek czynny i lustro wyjściowe F. Ośrodek czynny stanowią dwa kryształy anizotropowe D, E domieszkowane jonami pierwiastków ziem rzadkich, przy czym pierwszy kryształ anizotropowy D jest ustawiony równolegle względem drugiego kryształu anizotropowego E i jednocześnie oba kryształy anizotropowe D, E są zestawione ze sobą tak, że polaryzacja wiązki generowanej w pierwszym krysztale anizotropowym D jest obrócona względem polaryzacji wiązki generowanej w drugim krysztale anizotropowym E o kąt 90°. Ponadto oba kryształy anizotropowe D i E są połączone z elementem przestrajającym G wyposażonym w układ pomiaru temperatury i termoregulator.

W ośrodku laserującym, na który składają się dwa kryształy anizotropowe D, E, domieszkowane jonami pierwiastków ziem rzadkich, na skutek pompowania optycznego wiązką pompującą uformowaną przez kolimator B i lustro wejściowe C wygenerowaną przez laserową diodę pompującą A, następuje generacja dwóch częstotliwości o ortogonalnych polaryzacjach. Każda z polaryzacji wzmacniana jest w jednym z kryształów anizotropowych D, E ośrodka laserującego i wyprowadzana przez lustro wyjściowe F. Różnica pomiędzy wygenerowanymi częstotliwościami może być wstępnie ustalana przez dobór grubości kryształów anizotropowych D, E.

Claims (6)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób generacji promieniowania laserowego o dwóch częstotliwościach i ortogonalnych polaryzacjach, znamienny tym, że wiązkę laserową ogniskuje się w kolimatorze (B), po czym w pierwszym krysztale anizotropowym (D) generuje się spolaryzowaną wiązkę laserową i jednocześnie w drugim krysztale anizotropowym (E) generuje się spolaryzowaną wiązkę laserową o polaryzacji obróconej o kąt równy 90° względem wiązki wygenerowanej w pierwszym krysztale anizotropowym (D), następnie wygenerowane wiązki wzmacnia się w układzie dwóch kryształów anizotropowych (D, E) umieszczonych pomiędzy lustrami wejściowym (C) i wyjściowym (F).
2. 2. Sposób, według zastrz. 1, znamienny tym, że częstotliwości wiązek wygenerowanych w układzie dwóch kryształów anizotropowych (D, E) ustala się poprzez dobór grubości kryształów anizotropowych (D, E).
3. 3. Sposób, według zastrz. 2, znamienny tym, że płynną zmianę częstotliwości wiązek wygenerowanych reguluje się poprzez zmianę temperatury pracy kryształów anizotropowych (D, E).
4. 4. Układ lasera dwuczęstotliwościowego o ortogonalnych polaryzacjach wyposażony w zestawione kolejno diodę pompującą, lustro wejściowe, ośrodek czynny i lustro wyjściowe, znamienny tym, że pomiędzy diodą pompującą (A) i lustrem wejściowym (C) jest umieszczony kolimator (B), natomiast ośrodek czynny stanowią dwa kryształy anizotropowe (D, E) domieszkowane jonami pierwiastków ziem rzadkich, przy czym pierwszy kryształ anizotropowy (D) jest ustawiony równolegle względem drugiego kryształu anizotropowego (E) i jednocześnie oba kryształy anizotropowe (D, E) są zestawione ze sobą tak, że polaryzacja wiązki generowanej w pierwszym krysztale anizotropowym (D) jest obrócona względem polaryzacji wiązki generowanej w drugim krysztale anizotropowym (E) o kąt 90°.
5. 5. Układ, według zastrz. 4, znamienny tym, że pierwszy kryształ anizotropowy (D) i drugi kryształ anizotropowy (E) są połączone z elementem przestrajającym (G).
6. 6. Układ, według zastrz. 4, znamienny tym, że element przestrajający (G) jest wyposażony w układ pomiaru temperatury i termoregulator.