RU203286U1 - Моноимпульсный твердотельный лазер с параметрическим генератором света - Google Patents
Моноимпульсный твердотельный лазер с параметрическим генератором света Download PDFInfo
- Publication number
- RU203286U1 RU203286U1 RU2020134612U RU2020134612U RU203286U1 RU 203286 U1 RU203286 U1 RU 203286U1 RU 2020134612 U RU2020134612 U RU 2020134612U RU 2020134612 U RU2020134612 U RU 2020134612U RU 203286 U1 RU203286 U1 RU 203286U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- radiation
- active element
- mirror
- quarter
- polarizer plate
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- 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
- H01S3/106—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling devices placed within the cavity
- H01S3/108—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling devices placed within the cavity using non-linear optical devices, e.g. exhibiting Brillouin or Raman scattering
- H01S3/1083—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling devices placed within the cavity using non-linear optical devices, e.g. exhibiting Brillouin or Raman scattering using parametric generation
-
- 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
- H01S3/115—Q-switching using intracavity electro-optic devices
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- Lasers (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к лазерной технике. Моноимпульсный твердотельный лазер с параметрическим генератором света (ПГС) включает резонатор, содержащий зеркало, полностью отражающие излучение накачки и частично пропускающее излучение на сигнальной длине волны, нелинейный элемент, зеркало, полностью пропускающее излучение накачки и полностью отражающее излучение на сигнальной длине волны, пластину-поляризатор, оптически изотропный активный элемент, электрооптический элемент и глухое зеркало. Электрооптический элемент установлен рядом с пластиной-поляризатором, на оси резонатора по ходу от него дополнительно установлена четвертьволновая пластина с кристаллографическими осями, параллельными и ортогональными плоскости пропускания пластины-поляризатора, активный элемент смещен перпендикулярно оси резонатора на четвертую часть своего поперечного сечения в плоскости пропускания пластины-поляризатора, дополнительно установлена призма-крыша с ребром при вершине, перпендикулярным плоскости пропускания пластины-поляризатора и смещенным перпендикулярно оси резонатора на четвертую часть поперечного сечения активного элемента в той же плоскости, глухое зеркало установлено между активным элементом и четвертьволновой пластиной и имеет прямоугольный край, параллельный ребру призмы-крыши и смещенный от оси резонатора на четвертую часть поперечного сечения активного элемента в плоскости пропускания пластины-поляризатора. Технический результат заключается в обеспечении возможности повышения эффективности моноимпульсного твердотельного лазера с ПГС и увеличения энергии моноимпульсов излучения ПГС на сигнальной длине волны. 1 ил.
Description
Полезная модель относится к лазерной технике, в частности к дискретно перестраиваемым по длине волны излучения твердотельным моноимпульсным лазерам с параметрическими генераторами света (ПГС). Моноимпульсные лазеры на кристаллических средах с ионами Nd3+ широко применяются в различных областях науки и техники благодаря способностям генерировать мощные импульсы излучения (моноимпульсы) в наносекундном диапазоне длительности в ИК спектральном диапазоне. С появлением нелинейных элементов из кристалла КТР, обладающих высокой лучевой прочностью, стало возможным создание эффективных моноимпульсных лазеров с ПГС на промышленном уровне. Часто применяется схема с внутрирезонаторной параметрической генерацией, в которой резонатор ПГС установлен внутри резонатора твердотельного лазера (лазера накачки ПГС) с зеркалами полностью отражающими излучение на длине волны накачки λн [1]. Однако в этой схеме эффекты наведенного двулучепреломления в активном элементе излучением лампы накачки и в электрооптическом элементе из кристалла DKDP лазерным излучением с λн, приводят к появления отраженных от пластины-поляризатора пучков излучения и, как следствие, к падению энергии импульсов излучения ПГС и ухудшению однородности пространственной структуры излучения ПГС на сигнальной длине волны λc.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели является моноимпульсный твердотельный лазер с параметрическим генераторов света с резонатором, содержащим зеркало, полностью отражающие излучение накачки и частично пропускающее излучение на сигнальной длине волны, нелинейный элемент параметрического генератора света, зеркало, полностью пропускающее излучение накачки и полностью отражающее излучение на сигнальной длине волны, пластину-поляризатор, оптически изотропный активный элемент, электрооптический элемент с отклонением оси z от оси резонатора на малые углы в пределах первого кольца коноскопической картины [2].
Лазер-прототип позволяет увеличить энергию моноимпульсов излучения на сигнальной длине волны излучения ПГС λc за счет частичной взаимной компенсации эффектов наведенного двулучепреломления в активном и электрооптическом элементах.
Однако эффективность лазера-прототипа невысока из-за низкой эффективности квантрона, в котором применяется ламповая накачка активного элемента. Переход от ламповой накачки активного элемента к накачке линейками лазерных диодов или решетками лазерных диодов существенно увеличивает эффективность квантрона.
К другой причине невысокой эффективности лазера - прототипа следует отнести недостаточно высокую плотность энергии моноимпульсов излучения лазера накачки, что сопровождается высоким порогом генерации ПГС и низкой энергией моноимпульсов излучения ПГС.
Задачей настоящей полезной модели является повышение эффективности моноимпульсного твердотельного лазера с параметрическим генератором света и увеличение энергии моноимпульсов излучения ПГС на сигнальной длине волны.
Для решения поставленной задачи в моноимпульсном твердотельном лазере с параметрическим генераторов света с резонатором, содержащим зеркало, полностью отражающее излучение накачки и частично пропускающее излучение на сигнальной длине волны, нелинейный элемент, зеркало, полностью пропускающее излучение накачки и полностью отражающее излучение на сигнальной длине волны, пластину-поляризатор, оптически изотропный активный элемент, электрооптический элемент с отклонением оси z от оси резонатора на углы в пределах первого кольца коноскопической картины, глухое зеркало, электрооптический элемент установлен рядом с пластиной-поляризатором, на оси резонатора по ходу от него дополнительно установлена четвертьволновая пластина с кристаллографическими осями, параллельными и ортогональными плоскости пропускания пластины-поляризатора, активный элемент смещен перпендикулярно оси резонатора на четвертую часть своего поперечного сечения в плоскости пропускания пластины-поляризатора, дополнительно установлена призма-крыша с ребром при вершине, перпендикулярным плоскости пропускания пластины-поляризатора и смещенным перпендикулярно оси резонатора на четвертую часть поперечного сечения активного элемента в той же плоскости, глухое зеркало установлено между активным элементом и четвертьволновой пластиной и имеет прямоугольный край, параллельный ребру призмы-крыши и смещенный от оси резонатора на четвертую часть поперечного сечения активного элемента в плоскости пропускания пластины-поляризатора.
Существенными отличиями полезной модели от лазера-прототипа являются: дополнительно установленные четвертьволновая пластина и призма-крыша вместе с глухим зеркалом с прямоугольным краем, которые сохраняют состояние поляризации излучения после двойного прохода через них, и изменение положения электрооптического элемента в резонаторе, что обеспечивает возможность модуляции добротности зеркально-призменного резонатора в широком динамическом диапазоне.
Кроме того, призма-крыша устраняет негативное влияние термического клина и неравномерного распределения инверсной населенности в поперечном сечении активного элемента на выходные параметры лазера при использовании в лазере эффективного квантрона с односторонней боковой накачкой активного элемента решетками лазерных диодов. С установкой призмы-крыши в резонаторе осуществляется «разделение» поперечного сечения активного элемента на две равные части и двукратное «увеличение» длины активного элемента, что в 2 раза понижает порог генерации лазера и более чем в 2 раза порог генерации ПГС.
Оптическая схема предлагаемой полезной модели моноимпульсного лазера с параметрическим генератором света представлена на Фиг. 1.
Резонатор лазера образован зеркалом 1, полностью отражающим излучение накачки λн и частично прозрачным для излучения на сигнальной длине волны λc, и глухим зеркалом с прямоугольным краем 2. На оптической оси резонатора по ходу от зеркала 1 расположены нелинейный элемент параметрического генератора света 3, зеркало 4, полностью пропускающее излучение накачки λн и полностью отражающее излучение на сигнальной длине волны λc, пластина-поляризатор 5, электрооптический элемент 6, четвертьволновая пластина 7 с кристаллографическими осями, параллельными и ортогональными плоскости пропускания пластины-поляризатора (в плоскости чертежа), активный элемент 8 из оптически изотропного кристалла (АИГ:Nd3+, GSGS:Nd3+, Cr3+ т.д.) в квантроне с двумя решетками лазерных диодов и сегментом посеребренного отражателя, призма-крыша 9.
Сохранение состояния поляризации излучения после двойного прохода через четвертьволновую пластину 7, призму-крышу 9 и глухое зеркало 2 происходит благодаря эффекту взаимной компенсации сдвига фаз между ортогональными поляризациями в четвертьволновой пластине и призме-крыше.
Деполяризация излучения в призме-крыше происходит из-за разности в скачках фаз δ для волн с ортогональными поляризациями при полном внутреннем отражении от граней призмы-крыши [3]:
где n - показатель преломления материала призмы-крыши, θ - угол падения излучения на отражающие грани призмы-крыши.
Так, для стекла с n=1,55 при θ=45° сдвиг фаз δ=90°, а после двойного прохода сдвиг фаз составляет 180°. Четвертьволновая пластина добавляет сдвиг фаз при двойном проходе тоже в 180°. Таким образом, суммарный сдвиг фаз при двойном проходе четвертьволновой пластины, призмы-крыши и глухого зеркала составляет 0° или 360° и поэтому не влияет на состояние поляризации излучения после двойного прохода.
Лазер работает следующим образом.
В момент времени, в который под воздействием импульса накачки активного элемента 8 решетками лазерных диодов инверсная населенность (коэффициент усиления) в активном элементе достигает своего максимального значения, на электроды электрооптического элемента 6 подается импульс высоковольтного напряжения, «открывающий» электрооптический затвор, образованный электрооптическим элементом 6, пластиной-поляризатором 5 и зеркало 2.
Дополнительный сдвиг фаз в четвертьволновой пластине и призме-крыше равен 0° или 360° и поэтому не влияет на работу затвора. После «открытия» электрооптического затвора в резонаторе генерируется мощный импульс излучения с λн, которое без потерь проходит пластину-поляризатор 5 и частично преобразуется в излучение параметрической генерации на длине волны λc, которое выходит из резонатора через зеркало 1.
Пороги генерации моноимпульсов излучения накачки с λн и параметрической генерации излучения на сигнальной длине волны λc в предлагаемой полезной модели лазера существенно снижены (в 5…10 раз) как за счет применения эффективного квантрона с диодной накачкой, так и за счет зеркально-призменного резонатора с двукратным «увеличением» длины активного элемента и с уменьшением площади поперечного сечения пучка излучения, что привело к повышению эффективности моноимпульсного лазера с ПГС и увеличению энергии моноимпульсов излучения ПГС на сигнальной длине волны.
Таким образом, поставленную перед полезной моделью задачу по повышению эффективности моноимпульсного твердотельного лазера с параметрическим генератором света и увеличению энергии моноимпульсов излучения ПГС на сигнальной длине волны, можно считать решенной.
Источник информации:
1. Geng Y., Tan X., Li Χ., Yao J. Compact and widely tunable terahertz source based on a dual-wavelength intracavity optical parametric oscillation. // Applied Physics B, April 2010, vol. 99, issue 1-2, pp. 181-185.
2. Алампиев M.B., Ляшенко А.И. Импульсные лазера на АИГ:Nd3+ с параметрическими генераторами света. Труды Российского научно-технологического общества радиотехники, электроники и связи имени А.С. Попова. Серия: Акустооптических и радиолокационных методов измерений и обработки информации. Выпуск 10 Москва, 2017, с. 184-186.
3. Г.С. Ландсберг. Оптика, «Наука», М., 1976, с. 485.
Claims (1)
- Моноимпульсный твердотельный лазер с параметрическим генератором света с резонатором, содержащим зеркало, полностью отражающее излучение накачки и частично пропускающее излучение на сигнальной длине волны, нелинейный элемент, зеркало, полностью пропускающее излучение накачки и полностью отражающее излучение на сигнальной длине волны, пластину-поляризатор, оптически изотропный активный элемент, электрооптический элемент с отклонением оси z от оси резонатора на углы в пределах первого кольца коноскопической картины, глухое зеркало, отличающийся тем, что электрооптический элемент установлен рядом с пластиной-поляризатором, на оси резонатора по ходу от него дополнительно установлена четвертьволновая пластина с кристаллографическими осями, параллельными и ортогональными плоскости пропускания пластины-поляризатора, активный элемент смещен перпендикулярно оси резонатора на четвертую часть своего поперечного сечения в плоскости пропускания пластины-поляризатора, дополнительно установлена призма-крыша с ребром при вершине, перпендикулярным плоскости пропускания пластины-поляризатора и смещенным перпендикулярно оси резонатора на четвертую часть поперечного сечения активного элемента в той же плоскости, глухое зеркало установлено между активным элементом и четвертьволновой пластиной и имеет прямоугольный край, параллельный ребру призмы-крыши и смещенный от оси резонатора на четвертую часть поперечного сечения активного элемента в плоскости пропускания пластины-поляризатора.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020134612U RU203286U1 (ru) | 2020-10-21 | 2020-10-21 | Моноимпульсный твердотельный лазер с параметрическим генератором света |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020134612U RU203286U1 (ru) | 2020-10-21 | 2020-10-21 | Моноимпульсный твердотельный лазер с параметрическим генератором света |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU203286U1 true RU203286U1 (ru) | 2021-03-30 |
Family
ID=75356039
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020134612U RU203286U1 (ru) | 2020-10-21 | 2020-10-21 | Моноимпульсный твердотельный лазер с параметрическим генератором света |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU203286U1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU205393U1 (ru) * | 2021-04-08 | 2021-07-13 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Научно-технологический центр уникального приборостроения Российской академии наук (НТЦ УП РАН) | Импульсный твердотельный лазер с параметрическим генератором света |
RU205423U1 (ru) * | 2021-04-29 | 2021-07-14 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Научно-технологический центр уникального приборостроения Российской академии наук (НТЦ УП РАН) | Моноимпульсный твердотельный лазер |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU106990U1 (ru) * | 2011-03-03 | 2011-07-27 | Открытое Акционерное Общество "Пеленг" | Лазер с оптическим параметрическим генератором |
US20120002687A1 (en) * | 2005-11-01 | 2012-01-05 | Cymer, Inc. | Laser System |
-
2020
- 2020-10-21 RU RU2020134612U patent/RU203286U1/ru active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20120002687A1 (en) * | 2005-11-01 | 2012-01-05 | Cymer, Inc. | Laser System |
RU106990U1 (ru) * | 2011-03-03 | 2011-07-27 | Открытое Акционерное Общество "Пеленг" | Лазер с оптическим параметрическим генератором |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU205393U1 (ru) * | 2021-04-08 | 2021-07-13 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Научно-технологический центр уникального приборостроения Российской академии наук (НТЦ УП РАН) | Импульсный твердотельный лазер с параметрическим генератором света |
RU205423U1 (ru) * | 2021-04-29 | 2021-07-14 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Научно-технологический центр уникального приборостроения Российской академии наук (НТЦ УП РАН) | Моноимпульсный твердотельный лазер |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU100680U1 (ru) | Лазер с оптическим параметрическим генератором | |
RU203286U1 (ru) | Моноимпульсный твердотельный лазер с параметрическим генератором света | |
Zavadilová et al. | Picosecond optical parametric oscillator pumped synchronously, intracavity, by a mode-locked Nd: YVO4 laser | |
CN110943366B (zh) | 双波长交替调q输出群脉冲激光器及激光输出方法 | |
US20120044959A1 (en) | Terahertz source | |
CN109586153B (zh) | 掺钕氟化锂钇纳秒脉冲蓝光激光器 | |
CN111029893B (zh) | 双波长交替调q单纵模输出群脉冲激光器及激光输出方法 | |
Gordienko et al. | Powerful 3 μ m YSGG: Cr: Er and YSGG: Cr: Yb: Ho Q-Switched Lasers Operating in the Repetition-Rate Mode | |
CN113078542B (zh) | 一种基于Nd:MgO:LN的正交偏振双波长激光器及方法 | |
RU203208U1 (ru) | Моноимпульсный твердотельный лазер | |
RU106990U1 (ru) | Лазер с оптическим параметрическим генератором | |
Donin et al. | New method of Q-switching with mode locking in solid-state lasers | |
RU205393U1 (ru) | Импульсный твердотельный лазер с параметрическим генератором света | |
CN109510059B (zh) | 一种输出长脉冲的调q激光器 | |
CN105006734B (zh) | 一种基于体光栅构成半内腔式光学参量振荡器的2μm激光器 | |
Farmer et al. | High brightness eyesafe optical parametric oscillator using confocal unstable resonators | |
CN111313219A (zh) | 一种双模式脉冲固体激光器 | |
RU204719U1 (ru) | Моноимпульсный твердотельный лазер | |
Du et al. | Absorption measurement of a 50-mm-long periodically poled lithium niobate optical parametric oscillator pumped at 1064 nm by a Nd: YAG laser | |
RU205423U1 (ru) | Моноимпульсный твердотельный лазер | |
RU2227950C2 (ru) | Импульсный твердотельный двухчастотный лазер | |
CN113078541B (zh) | 一种基于Nd:MgO:LN的正交偏振双波长调Q激光器及方法 | |
RU226934U1 (ru) | Лазер | |
CN113794092B (zh) | 一种高能量超连续谱激光器 | |
CN110932074B (zh) | 双波长激光交叉跳频调q输出激光器及激光输出方法 |