RU2082264C1

RU2082264C1 - Scanning laser

Info

Publication number: RU2082264C1
Application number: RU94028977A
Authority: RU
Inventors: С.А. Вицинский; В.Н. Алексеев; И.Л. Ловчий; В.Д. Дивин
Priority date: 1994-08-02
Filing date: 1994-08-02
Publication date: 1997-06-20
Also published as: RU94028977A

Abstract

FIELD: laser location and communication engineering, data processing, transmission and storage; laser plants for high-precision treatment of metals. SUBSTANCE: scanning laser is provided, in addition, with hollow polarizer placed between cavity mirror and lens, and quarter-wave plate installed between cavity mirror and polarizer; linear gate electrodes of plate of time-space optical modulator are inclined through 45 deg. to polarizer transmission plane; used as active element is medium of several oscillation wavelengths; thickness D of quarter-wave plate is chosen from definite condition; lens is built up of two achromatic lenses for working oscillation wavelengths. EFFECT: improved design, enlarged functional capabilities. 9 cl, 9 dwg

Description

Изобретение относится к лазерной технике и может использоваться в системах лазерной локации, связи, обработки, передачи и хранения информации, а также при создании лазерных технологических установок для высокоточной обработки материалов. The invention relates to laser technology and can be used in laser location systems, communications, processing, transmission and storage of information, as well as the creation of laser processing systems for high-precision processing of materials.

В настоящее время для решения широкого круга задач, таких как лазерная локация, высокоскоростная маркировка и т.п. чрезвычайно актуальна проблема создания сканирующих лазеров с высокой частотой следования импульсов генерации наносекундного диапазона длительностей. Currently, to solve a wide range of tasks, such as laser location, high-speed marking, etc. extremely urgent is the problem of creating scanning lasers with a high repetition rate of generation pulses of the nanosecond range of durations.

Известен сканирующий лазер (R. A. Myers, R.V. Pole The Elekctron Beam Scanlaser: Theoretical and Operationel Studies. IBM Journal. September 1967, p. p. 502 510), содержащий активный элемент, находящийся в линейном самосопряженном резонаторе, состоящем из непрозрачного зеркала, первой сферической линзы, установленной на фокусном расстоянии от зеркала перед активным элементом, второй сферической линзы, расположенной за активным элементом на двойном фокусном расстоянии от первой, выходного полупрозрачного зеркала, размещенного в фокусе второй линзы, и элементы управления направлением излучения: электронную пушку, кристалл КДР с покрытием из CdO и кварцевую фазовую пластинку. A known scanning laser (RA Myers, RV Pole The Elekctron Beam Scanlaser: Theoretical and Operationel Studies. IBM Journal. September 1967, pp 502 510) containing an active element located in a linear self-conjugated resonator consisting of an opaque mirror, the first spherical lens mounted at the focal distance from the mirror in front of the active element, the second spherical lens located behind the active element at a double focal distance from the first, output translucent mirror placed in the focus of the second lens, and radiation direction control elements: electron gun, KDR crystal coated with CdO and quartz phase plate.

Такие лазеры не нашли широкого применения из-за нерешенной проблемы разрушения кристалла мишени электронным пучком и использования сложной высоковакуумной системы формирования узкого электронного пучка. Such lasers were not widely used due to the unsolved problem of destruction of the target crystal by an electron beam and the use of a complex high-vacuum system for the formation of a narrow electron beam.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является сканирующий лазер с модовым селектором (см. заявку Великобритании N 1383539, кл. H 01 S 3/101, приоритет от 12.02.75), включающий расположенные на оптической оси резонатора частично пропускающее зеркало, первую сферическую линзу, установленную на фокусном расстоянии от зеркала, активный элемент с брюстеровскими окнами, вторую сферическую линзу, установленную на двойном фокусном расстоянии от первой, полностью отражающее зеркало, установленное на фокусном расстоянии от второй линзы, и пространственно-временной модулятор света (ПВМС), выполненный в виде двух разнесенных электроуправляемых пластин с взаимно ортогонально расположенными линейными управляющими электродами. The closest in technical essence to the proposed one is a scanning laser with a mode selector (see UK application N 1383539, class H 01 S 3/101, priority 12.02.75), including a partially transmitting mirror located on the optical axis of the resonator, the first spherical lens mounted at the focal length of the mirror, an active element with Brewster windows, a second spherical lens mounted at a double focal length from the first, a fully reflective mirror mounted at the focal distance from the second lens, and spatio-temporal light modulator (PVMS), made in the form of two spaced electrically controlled plates with mutually orthogonally located linear control electrodes.

В описанной в заявке схеме не удается достигнуть существенного повышения контраста и усиления яркости изображений, а также невозможно обеспечить быструю, от импульса к импульсу, спектральную кодировку при высокой скорости переключения направлений сканирования излучения. In the scheme described in the application, it is not possible to achieve a significant increase in contrast and brightness enhancement of images, and it is also impossible to provide fast, pulse-to-pulse, spectral coding at a high switching speed of the radiation scanning directions.

Технический эффект предложенного нами сканирующего лазера заключается в повышении контраста и усилении яркости изображений, в повышении мощности генерации при пространственном сканировании многоспектрального лазерного излучения, а также в расширении функциональных возможностей лазера путем обеспечения поимпульсной спектральной кодировки сканируемого луча. The technical effect of the scanning laser we proposed is to increase the contrast and enhance the brightness of the images, to increase the lasing power during spatial scanning of multispectral laser radiation, as well as to expand the functionality of the laser by providing pulse-wise spectral coding of the scanned beam.

Для достижения вышеназванного эффекта нами создан сканирующий лазер, включающий расположенные на оптической оси резонатора частично пропускающее зеркало, первую сферическую линзу, установленную на фокусном расстоянии от зеркала, активный элемент, вторую сферическую линзу, установленную на двойном фокусном расстоянии от первой, полностью отражающее зеркало, установленное на фокусном расстоянии от второй линзы, пространственно-временной модулятор света, выполненный в виде внутрирезонаторной электроуправляемой пластины с линейными управляющими электродами, установленной вблизи зеркала резонатора, и источник накачки. Новым в сканирующем лазере является то, что в него дополнительно введены полный поляризатор, расположенный между зеркалом резонатора и линзой, и четвертьволновая пластинка, установленная между зеркалом резонатора и поляризатором, при этом линейные управляющие электроды пластины пространственно-временного модулятора света расположены под углом 45^o к плоскости пропускания поляризатора, в качестве активного элемента выбрана среда с несколькими длинами волн генерации, толщина D четвертьволновой пластинки выбрана из условия

,
где λ₁, λ₂, ... λ_n длины волн генерации лазера;
M₁,M₂,M_n целые числа;

показатели преломления для необыкновенного и обыкновенного лучей для длины волны λ_i
а линзы выполнены в виде ахроматизированных объективов на рабочие длины волн генерации.To achieve the above effect, we created a scanning laser, including a partially transmitting mirror located on the optical axis of the resonator, a first spherical lens mounted at the focal distance from the mirror, an active element, a second spherical lens mounted at a double focal distance from the first, fully reflecting mirror mounted at the focal length from the second lens, a spatio-temporal light modulator, made in the form of an intracavity electrically controlled plate with linear control electrodes mounted near the resonator mirror, and a pump source. What is new in the scanning laser is that a full polarizer located between the resonator mirror and the lens and a quarter-wave plate installed between the resonator mirror and the polarizer are additionally introduced into it, while the linear control electrodes of the space-time light modulator plate are located at an angle of 45 ^o to the transmission plane of the polarizer, as an active element, a medium with several generation wavelengths is selected, the thickness D of the quarter-wave plate is selected from the condition

,
where λ ₁ , λ ₂ , ... λ _n the laser generation wavelengths;
M ₁ , M ₂ , M _n integers;

refractive indices for extraordinary and ordinary rays for wavelength λ _i
and the lenses are made in the form of achromatic lenses at the working wavelengths of generation.

В лазерах такого класса электрически управляемые пространственно-временные модуляторы света традиционно применяются с устройствами управления. Схемы таких устройств разнообразны и достаточно широко описаны в различной литературе. In lasers of this class, electrically controlled space-time light modulators are traditionally used with control devices. The schemes of such devices are diverse and widely described in various literature.

Нами была обоснована и экспериментально подтверждена возможность одновременной генерации сканируемого в пространстве лазерного луча с разными длинами волн путем существенного снижения внутрирезонаторных потерь и получения эффективной положительной обратной связи в резонаторе. Это стало возможным благодаря созданию четвертьволновой пластинки со строго определенной толщиной D, являющейся эффективным круговым поляризатором многоспектрального лазерного излучения, которая в сочетании с полным линейным поляризатором, установленным между зеркалом самосопряженного резонатора и линзой, позволила с многоволновой активной средой добиться эффективной многоцветной генерации с быстродействующим (поимпульсным) сканированием. We justified and experimentally confirmed the possibility of simultaneously generating a space-scanned laser beam with different wavelengths by significantly reducing intracavity losses and obtaining effective positive feedback in the cavity. This became possible due to the creation of a quarter-wave plate with a strictly defined thickness D, which is an effective circular polarizer of multispectral laser radiation, which, in combination with a full linear polarizer installed between the mirror of the self-conjugated resonator and the lens, made it possible to achieve efficient multi-color generation with fast (pulse-by-wave) multi-wavelength active medium ) by scanning.

Если мы между внутрирезонаторной электроуправляемой пластиной и полностью отражающим зеркалом (см. п. 2 формулы) дополнительно введем второй поляризатор с ортогональной первому плоскостью поляризации, вторую внутрирезонаторную электроуправляемую пластину пространственно-временного модулятора света с линейными управляющими электродами и вторую четвертьволновую пластинку толщиной D, причем линейные управляющие электроды электроуправляемых пластин расположим взаимно ортогонально и под углом 45^o к плоскостям пропускания поляризаторов, а в качестве активного элемента выберем среду с большим коэффициентом усиления и малым временем существования инверсии, то получим дополнительный технический эффект возможность повышения контраста, мощности генерации и усиления яркости изображений, при двухкоординатном сканировании многоспектрального излучения, генерируемого лазерами на парах металлов.If we additionally introduce a second polarizer with an orthogonal first plane of polarization, a second intracavity electrically controlled plate of a space-time light modulator with linear control electrodes and a second quarter-wave plate with a thickness D between linear intracavity electrically-controlled plate and a fully reflecting mirror (see clause 2 of the formula) the control electrodes of electrically plates are arranged mutually orthogonally, and the angle of 45 ^o to the planes of the polarizer transmission in, and an active element select a medium with a large gain and a small time of the inversion, we get the additional technical effect is the possibility of increasing the contrast, the output power and enhance the brightness of images, and an XY scanning multispectral radiation generated metal vapor lasers.

Если мы в первом варианте устройства (см. п. 3 формулы) выполним поляризатор в виде поляризационного делителя, по ходу отраженной поляризатором компоненты излучения дополнительно установим четвертьволновую пластинку толщиной D, электроуправляемую пластину пространственно-временного модулятора света с линейными управляющими электродами и полностью отражающее зеркало, размещенное в фокусе второй сферической линзы, причем линейные управляющие электроды дополнительной электроуправляемой пластины расположим под углом 45^o к плоскости поляризации отраженной поляризатором компоненты, зеркала выполним спектрально селективными, а в качестве активного элемента выберем среду с большим коэффициентом усиления и малым временем существования инверсии, то получим возможность поимпульсной двухспектральной кодировки при однокоординатном сканировании излучения, генерируемого лазерами на парах металлов.If we make a polarizer in the form of a polarization divider in the first version of the device (see clause 3 of the formula), along with the radiation component reflected by the polarizer, we additionally install a quarter-wave plate of thickness D, an electrically controlled plate of a space-time light modulator with linear control electrodes and a fully reflecting mirror, arranged at the second focus of the spherical lens, the linear control electrodes more electrically controllable plate disposed at an angle of 45 ^o to the plane on yarizatsii polarizer reflected components perform spectrally selective mirrors, and an active element select a medium with a large gain and a small time of the inversion, we get the opportunity poimpulsnoy dvuhspektralnoy encoding when single axis scanning light generated metal vapor lasers.

Если в первом варианте исполнения лазера (см. п. 4 формулы) между первыми зеркалом и сферической линзой мы дополнительно введем вторую внутрирезонаторную электроуправляемую пластину пространственно-временного модулятора света с линейными управляющими электродами, вторую четвертьволновую пластинку толщиной D, второй полный поляризатор с такой же плоскостью поляризации, как и у первого, причем линейные управляющие электроды электроуправляемых пластин расположим взаимно ортогонально и под углом 45^o к плоскости пропускания поляризаторов, а в качестве активного элемента выберем среду с большим коэффициентом усиления и малым временем существования инверсии, то также получим дополнительный технический эффект возможность повышения контраста, мощности генерации и усиления яркости изображений при двухкоординатном сканировании многоспектрального излучения, генерируемого лазерами на парах металлов.If in the first embodiment of the laser (see paragraph 4 of the formula) between the first mirror and the spherical lens, we additionally introduce a second intracavity electrically controlled plate of a space-time light modulator with linear control electrodes, a second quarter-wave plate of thickness D, and a second full polarizer with the same plane polarization, as in the first, with the linear control electrodes of the electrically controlled plates arranged mutually orthogonally and at an angle of 45 ^o to the transmission plane of the polarizers , and as an active element we choose a medium with a large gain and a short lifetime of the inversion, we also get an additional technical effect: the ability to increase the contrast, the generation power and enhance the brightness of the images during two-coordinate scanning of multispectral radiation generated by metal vapor lasers.

Выполнив в последнем варианте (см. п. 5 формулы) поляризаторы в виде поляризационных делителей и дополнительно установив по ходу отраженных поляризаторами компонент излучения по четвертьволновой пластинке толщиной D, электроуправляемой пластине пространственно-временного модулятора света с линейными управляющими электродами, а также частично пропускающему или полностью отражающему зеркалу, размещенному в фокусе первой и второй сферических линз, соответственно, причем расположив линейные управляющие электроды дополнительных электроуправляемых пластин взаимно ортогонально и под углом 45^o к плоскости поляризации отраженных компонент, а зеркала выполнив спектрально селективными, получим возможность двухспектральной кодировки лазерного луча при его одновременном двухкоординатном сканировании.Having performed in the latter version (see Clause 5 of the formula) polarizers in the form of polarizing dividers and additionally installing along the direction of the radiation component reflected by the polarizers a quarter-wave plate of thickness D, an electro-controlled plate of a space-time light modulator with linear control electrodes, and also partially transmitting or completely a reflecting mirror placed in the focus of the first and second spherical lenses, respectively, with the linear control electrodes of additional electrons driven plates are mutually orthogonal, and angle of 45 ^o to the plane of polarization of the reflected components, and performing a spectrally selective mirror obtain opportunity dvuhspektralnoy laser beam as it simultaneously encoding an XY scanning.

Если во втором варианте устройства (см. п. 6 формулы) первый поляризатор выполним в виде поляризационного делителя, по ходу отраженной поляризатором компоненты излучения дополнительно установим четвертьволновую пластинку толщиной D, электроуправляемую пластину пространственно-временного модулятора света с линейными управляющими электродами и полностью отражающее зеркало, размещенное в фокусе второй сферической линзы, причем линейные управляющие электроды дополнительной электроуправляемой пластины расположим под углом 45^o к плоскости поляризации отраженной компоненты, а зеркала выполним спектрально селективными, то получим дополнительный технический эффект - возможность поимпульсной двухспектральной кодировки при смешанном, одно- и двухкоординатном сканировании.If in the second version of the device (see p. 6 of the formula) the first polarizer is made in the form of a polarization divider, along with the radiation component reflected by the polarizer we additionally install a quarter-wave plate of thickness D, an electrically controlled plate of a space-time light modulator with linear control electrodes and a fully reflecting mirror, placed in focus of the second spherical lens, and the linear control electrodes of the additional electrically-controlled plates are placed at an angle of 45 ^o to the plane Since the polarization of the reflected component, and if the mirrors are spectrally selective, we get an additional technical effect - the possibility of pulse-by-wave spectral coding for mixed, single- and two-coordinate scanning.

Если в последнем варианте устройства (см. п. 7 формулы) по ходу отраженной поляризатором компоненты излучения между дополнительной внутрирезонаторной электроуправляемой пластиной и дополнительным полностью отражающим зеркалом введем второй дополнительный поляризатор с плоскостью поляризации, ортогональной плоскости поляризации отраженной компоненты, вторую дополнительную внутрирезонаторную электроуправляемую пластину пространственно-временного модулятора света с линейными управляющими электродами и дополнительную четвертьволновую пластинку толщиной D, причем линейные управляющие электроды электроуправляемых пластин расположим взаимно ортогонально и под углом 45^o к плоскости поляризации отраженной компоненты, а полностью отражающие зеркала выполним спектрально селективными, то обеспечим возможность поимпульсной двухспектральной кодировки при двухкоординатном сканировании лазерного луча.If in the last version of the device (see clause 7 of the formula) along the radiation component reflected between the additional intracavity electrically controlled plate and the additional fully reflective mirror, we introduce a second additional polarizer with a plane of polarization orthogonal to the polarization plane of the reflected component, and a second additional intracavity electrically controlled plate temporary light modulator with linear control electrodes and an additional quarter new plate thickness D, the linear control electrodes of electrically plates are arranged mutually orthogonally, and the angle of 45 ^o to the polarization plane of the reflected components, and fully reflective mirror is made spectrally selective, provide the opportunity poimpulsnoy dvuhspektralnoy encoding an XY scanning with the laser beam.

Если в четвертом варианте устройства (см. п. 8 формулы) между поляризаторами и четвертьволновыми пластинками дополнительно введем, по меньшей мере, по одному селективному отражающему зеркалу, по ходу отраженной компоненты излучения которого дополнительно установим четвертьволновую пластинку толщиной D, электроуправляемую пластину пространственно-временного модулятора света с линейными управляющими электродами, а также частично пропускающее или полностью отражающее зеркало, размещенное в фокусе первой и второй сферических линз соответственно, причем линейные управляющие электроды дополнительных электроуправляемых пластин расположим взаимно ортогонально и под углом 45^o к плоскости поляризации отраженной компоненты, то получим возможность поимпульсной многоспектральной кодировки при двухкоординатном сканировании лазерного луча.If in the fourth embodiment of the device (see clause 8 of the formula) between the polarizers and the quarter-wave plates we additionally introduce at least one selective reflecting mirror, along the reflected component of the radiation of which we additionally install a quarter-wave plate of thickness D, an electrically controlled plate of the space-time modulator light with linear control electrodes, as well as a partially transmitting or fully reflecting mirror placed in the focus of the first and second spherical lenses, respectively Of course, with the linear control electrodes of the additional electrically controlled plates arranged mutually orthogonally and at an angle of 45 ^° to the plane of polarization of the reflected component, we will get the possibility of pulse multispectral coding for two-coordinate scanning of the laser beam.

Если во втором варианте устройства (см. п. 9 формулы) между первым поляризатором и первой четвертьволновой пластинкой дополнительно введем по меньшей мере одно селективное отражающее зеркало, по ходу отраженной компоненты излучения которого дополнительно установим четвертьволновую пластинку толщиной D, электроуправляемую пластину пространственно-временного модулятора света с линейными управляющими электродами, поляризатор с плоскостью поляризации, ортогональной плоскости поляризации отраженной зеркалом компоненты, вторую электроуправляемую пластину пространственно-временного модулятора света с линейными управляющими электродами, вторую четвертьволновую пластинку толщиной D и размещенное в фокусе второй сферической линзы полностью отражающее зеркало, причем линейные управляющие электроды дополнительных электроуправляемых пластин расположим взаимно ортогонально и под углом 45^o к плоскости поляризации отраженной компоненты, а полностью отражающие зеркала выполним спектрально селективными, то также получим возможность поимпульсной многоспектральной кодировки при двухкоординатном сканировании лазерного луча.If in the second embodiment of the device (see p. 9 of the formula) between the first polarizer and the first quarter-wave plate we additionally introduce at least one selective reflecting mirror, along the reflected component of the radiation of which we additionally install a quarter-wave plate with a thickness D, an electrically-controlled plate of a spatio-temporal light modulator with linear control electrodes, a polarizer with a plane of polarization, orthogonal to the plane of polarization of the component reflected by the mirror, the second electro directs plate spatiotemporal light modulator with linear control electrodes, a second quarter-wave plate of thickness D and arranged at the focus of the second spherical lens totally reflecting mirror, wherein the linear control electrodes of the additional electrically controlled plates are arranged mutually orthogonally, and the angle of 45 ^o to the polarization of the reflected components of the plane, and if we fully reflect mirrors are spectrally selective, then we also get the possibility of a pulsed multispectral coding Applicants with an XY scanning of the laser beam.

На фиг. 1 приведено схематическое изображение сканирующего лазера, содержащего расположенные на оптической оси резонатора частично пропускающее зеркало 1, первую сферическую линзу 2, установленную на фокусном расстоянии F от зеркала 1, активный элемент 3, вторую сферическую линзу 4, установленную на двойном фокусном расстоянии 2F от первой, полностью отражающее зеркало 5, установленное на фокусном расстоянии F от второй линзы 4, пространственно-временной модулятор света 6, выполненный в виде внутри резонаторной электроуправляемой пластины с линейными управляющими электродами, установленной вблизи зеркала 5 резонатора, и источник накачки 7. В него дополнительно введены полный поляризатор 8, расположенный между зеркалом 5 резонатора и линзой 4, и четвертьволновая пластинка 9, установленная между зеркалом 5 резонатора и поляризатором 8, при этом линейные управляющие электроды пластины пространственно-временного модулятора света 6 расположены под углом 45^o к плоскости пропускания поляризатора 8.In FIG. 1 is a schematic illustration of a scanning laser containing a partially transmitting mirror 1 located on the optical axis of the resonator, a first spherical lens 2 mounted at a focal length F from mirror 1, an active element 3, a second spherical lens 4 mounted at a double focal length 2F from the first, a fully reflecting mirror 5 mounted at a focal length F from the second lens 4, a spatio-temporal light modulator 6, made in the form of an inside electric resonator plate with linear control electrodes installed near the mirror 5 of the resonator and the pump source 7. An additional polarizer 8 is located in it, located between the mirror 5 of the resonator and lens 4, and a quarter-wave plate 9 is installed between the mirror 5 of the resonator and polarizer 8, while the linear control the electrodes of the plate of the space-time light modulator 6 are located at an angle of 45 ^o to the transmission plane of the polarizer 8.

На фиг. 2 изображена принципиальная схема лазера с двухкоординатным сканированием многоспектрального излучения, где между внутрирезонаторной электроуправляемой пластиной 6 и полностью отражающим зеркалом 5 дополнительно введены второй поляризатор 10 с ортогональной (8) первому плоскостью поляризации, вторая внутрирезонаторная электроуправляемая пластина 11 пространственно-временного модулятора света с линейными управляющими электродами и вторая четвертьволновая пластинка 12 толщиной D, причем линейные управляющие электроды электроуправляемых пластин расположены взаимно ортогонально и под углом 45^o к плоскостям пропускания поляризаторов 8, 10.In FIG. 2 shows a schematic diagram of a laser with two-axis scanning of multispectral radiation, where between the intracavity electrically-controlled plate 6 and the fully reflecting mirror 5, a second polarizer 10 with the orthogonal (8) first plane of polarization and a second intracavity electrically-controlled plate 11 of a spatio-temporal light modulator with linear control electrodes are additionally introduced and the second quarter-wave plate 12 of thickness D, and the linear control electrodes are electrically Wafer plates are mutually orthogonal and at an angle of 45 ^o to the transmission planes of the polarizers 8, 10.

На фиг. 3 представлена схема устройства с возможностью поимпульсной двухспектральной кодировки при однокоординатном сканировании излучения, у которого поляризатор 8 выполнен в виде поляризационного делителя, по ходу отраженной поляризатором компоненты излучения дополнительно установлена четвертьволновая пластинка 10 толщиной D, электроуправляемая пластина 11 пространственно-временного модулятора света с линейными управляющими электродами и полностью отражающее зеркало 12, размещенное в фокусе F второй сферической линзы 4, причем линейные управляющие электроды дополнительной электроуправляемой пластины расположены под углом 45^o к плоскости поляризации отраженной поляризатором 8 компоненты, зеркала 5 и 12 выполнены спектрально селективными.In FIG. 3 shows a diagram of a device with the possibility of pulse-by-wave two-spectral coding for single-axis scanning of radiation, in which the polarizer 8 is made in the form of a polarization divider, along with the radiation component reflected by the polarizer, an additional quarter-wave plate 10 of thickness D is installed, an electrically controlled plate 11 of a spatio-temporal light modulator with linear control electrodes and a fully reflective mirror 12 located in the focus F of the second spherical lens 4, and linear ulation additional electrodes electrically controllable plate disposed at an angle of 45 ^o to the polarization plane of the reflected components of the polarizer 8, mirrors 5 and 12 are made spectrally selective.

На фиг. 4 представлена принципиальная схема предложенного устройства, использованного при создании лазера на парах металлов с двухкоординатным сканированием излучения (на примере конкретного исполнения) с дополнительно введенными между первыми зеркалом 1 и сферической линзой 2 второй внутрирезонаторной электроуправляемой пластиной 10 пространственно-временного модулятора света с линейными управляющими электродами, второй четвертьволновой пластинкой 11 толщиной D, вторым полным поляризатором 12 с такой же плоскостью поляризации, как и у первого (8), причем линейные управляющие электроды электроуправляемых пластин расположены взаимно ортогонально и под углом 45^o к плоскости пропускания поляризаторов 8 и 12.In FIG. 4 is a schematic diagram of the proposed device used to create a metal vapor laser with two-axis scanning of radiation (for example, a specific embodiment) with the second intracavity electrically controlled plate 10 of a spatio-temporal light modulator with linear control electrodes inserted between the first mirror 1 and the spherical lens 2 the second quarter-wave plate 11 of thickness D, the second full polarizer 12 with the same plane of polarization as the first of (8), the linear control electrodes of electrically plates arranged mutually orthogonally and at 45 ^o to the transmission plane of the polarizers 8 and 12.

На фиг. 5 приведена схема двухкоординатного сканирующего лазера с поимпульсной двухспектральной кодировкой, у которого поляризаторы 8 и 12 выполнены в виде поляризационных делителей, по ходу отраженных поляризаторами 8 и 12 компонент излучения дополнительно установлено по четвертьволновой пластинке 13 и 14 толщиной D, электроуправляемой пластине 15 и 16 пространственно-временного модулятора света с линейными управляющими электродами, а также частично пропускающему 17 или полностью отражающему 18 зеркалу, размещенному в фокусе первой 2 и второй 3 сферических линз, соответственно, причем линейные управляющие электроды дополнительных электроуправляемых пластин 15 и 16 расположены взаимно ортогонально и под углом 45^o к плоскости поляризации отраженных компонент, а зеркала 5 и 18 выполнены спектрально селективными.In FIG. Figure 5 shows a diagram of a two-coordinate scanning laser with a pulse-wise two-spectral coding, in which the polarizers 8 and 12 are made in the form of polarization dividers, along with the radiation components 8 and 12 reflected along the quarter-wave plate 13 and 14 thick D, an electrically controlled plate 15 and 16 spatially temporary light modulator with linear control electrodes, as well as partially transmitting 17 or fully reflecting 18 mirrors placed in the focus of the first 2 and second 3 spheres lenses, respectively, the linear control electrodes of additional electrically controlled plates 15 and 16 being mutually orthogonal and at an angle of 45 ^o to the plane of polarization of the reflected components, and mirrors 5 and 18 are made spectrally selective.

На фиг. 6, 7, 9 изображены варианты схем лазеров с одно- и двухкоординатным сканированием излучения, с поимпульсной двух- и многоспектральной кодировкой сканируемого излучения, соответственно, у которых элементы пространственно-временного модового селектора (четвертьволновые пластинки 9, 12, 13; электроуправляемые пластины 6, 11, 14; поляризаторы 8, 10, 15; селективные отражающие зеркала 16, 17) расположены вблизи полностью отражающего селективного зеркала резонатора 5, 18. In FIG. Figures 6, 7, 9 show variants of laser schemes with single- and two-coordinate scanning of radiation, with pulsed two- and multi-spectral coding of scanned radiation, respectively, which have elements of a spatio-temporal mode selector (quarter-wave plates 9, 12, 13; electrically controlled plates 6, 11, 14; polarizers 8, 10, 15; selective reflective mirrors 16, 17) are located near the fully reflective selective mirror of the resonator 5, 18.

На фиг. 8 представлена принципиальная схема лазера с поимпульсной многоспектральной кодировкой сканируемого по двум координатам излучения, у которого между поляризаторами 8, 12 и четвертьволновыми пластинками 9, 11 дополнительно введены, по меньшей мере, по одному селективному отражающему зеркалу 13, по ходу отраженной компоненты излучения которого дополнительно установлены четвертьволновая пластинка 14 толщиной D, электроуправляемая пластина 15 пространственно-временного модулятора света с линейными управляющими электродами, а также частично пропускающее 16 или полностью отражающее 17 зеркало, размещенное в фокусе F первой 2 и второй 4 сферических линз соответственно, причем линейные управляющие электроды дополнительных электроуправляемых пластин расположены взаимно ортогонально и под углом 45^o к плоскости поляризации отраженной компоненты.In FIG. 8 is a schematic diagram of a laser with a pulse-by-wave multispectral coding of radiation scanned in two coordinates, in which at least one selective reflecting mirror 13 is additionally introduced between the polarizers 8, 12 and quarter-wave plates 9, 11, along which the reflected radiation components are additionally installed a quarter-wave plate 14 of thickness D, an electrically controlled plate 15 of a space-time light modulator with linear control electrodes, and also partially 16 omits or fully reflecting mirror 17, arranged at the focus F 2 of the first and second spherical lenses 4, respectively, the linear control electrodes of electrically additional plates are arranged mutually orthogonally, and the angle of 45 ^o to the polarization plane of the reflected components.

Работу лазера рассмотрим на примере устройства, изображенного на фиг. 4 (п. 4 формулы, лазер с двухкоординатным сканированием многоспектрального излучения). В активном элементе (газоразрядной трубке) 3, содержащем буферный газ (неон, гелий) и активное вещество (медь, золото, марганец, свинец и пр. ) посредством разряда конденсатора через водородный тиратрон источника накачки 7 возбуждается импульсный разряд с высокой частотой следования (5.20 кГц). При этом за счет тепла, выделяемого в разрядном промежутке, в газовом объеме устанавливается необходимая рабочая температура и в активной среде в виде паров металла (меди, золота, марганца, свинца и пр.) создается инверсная населенность (методы получения и накачки активной среды на парах металлов широко известны, см. например, книгу А.Н. Солдатова и В.И. Соломонова "Газоразрядные лазеры на самоограниченных переходах в парах металлов". - Новосибирск: Наука, 1985. 152 с.). В исходном состоянии резонатор заперт двумя четвертьволновыми развязками (поляризаторами 8, 12 четвертьволновыми пластинками 9, 11 зеркалами 1, 5). В момент достижения максимальной инверсии из устройства управления пространственно-временным модулятором света (на фиг. не указано) на определенные (заданные) линейные электроды электроуправляемых пластин 6 и 10 подаются импульсы напряжения и зоны электроуправляемых пластин 6 и 10, ограниченные линейными электродами, находящимися под разностью потенциалов, приобретают свойства четвертьволновых пластинок, т.е. только в этих зонах в резонаторе выполняются условия возникновения генерации. Малые возмущения на резонансной частоте, возникающие в активной среде из-за спонтанного излучения, усиливаются в резонаторе 1, 5 с активной средой 3, обеспечивая при этом генерацию импульсов когерентного излучения. Поскольку в устройстве выбрана схема самосопряженного резонатора (зеркала 1, 5 и линзы 2, 4), у которого зеркала изображаются друг в друга, каждой точке на поверхности одного зеркала резонатора соответствует строго однозначное положение изображения точки на другом зеркале. Поэтому разнесенные электроуправляемые пластины 6 и 10, установленные вблизи зеркал резонатора и имеющие линейную структуру электродов, образуют матричную структуру пространственно-временного модулятора света. Таким образом, при подаче напряжения на различные электроды электроуправляемых пластин осуществляется внутри резонаторное сканирование излучения, которое, при установке на фокусном расстоянии F от полупрозрачного зеркала 1 дополнительной внерезонаторной линзы, преобразуется в угловое двухкоординатное сканирование выходного пучка лазера. Поскольку толщина D четвертьволновых пластинок 9 и 11 выбрана из условия

,
а линзы 2 и 4 выполнены в виде ахроматизированных объективов на рабочие длины волн генерации, то внутри резонаторные потери для разных длин волн изменяются несущественно. Это дает возможность синхронизированного сканирования излучения многоцветного лазера, соответственно, с длинами волн λ₁, λ₂, ... λ_n..Let us consider the operation of the laser using the example of the device shown in FIG. 4 (item 4 of the formula, a laser with two-coordinate scanning of multispectral radiation). In an active element (gas discharge tube) 3 containing a buffer gas (neon, helium) and an active substance (copper, gold, manganese, lead, etc.), a pulse discharge with a high repetition rate is excited through a capacitor discharge through a hydrogen thyratron of a pump source 7 (5.20 kHz). In this case, due to the heat generated in the discharge gap, the required working temperature is established in the gas volume and an inverse population is created in the active medium in the form of metal vapors (copper, gold, manganese, lead, etc.) (methods for producing and pumping the active medium on vapor metals are widely known, see, for example, the book by A. N. Soldatov and V. I. Solomonov “Gas-discharge lasers at self-limited transitions in metal vapors.” - Novosibirsk: Nauka, 1985. 152 p.). In the initial state, the resonator is locked by two quarter-wave decouples (

polarizers

8, 12 quarter-

wave plates

9, 11, mirrors 1, 5). At the time of achieving the maximum inversion from the control device of the spatio-temporal light modulator (not shown in Fig.), Voltage pulses and zones of the electrically controlled

plates

6 and 10, limited by linear electrodes under the difference, are applied to certain (predetermined) linear electrodes of the electrically controlled

plates

6 and 10 potentials acquire the properties of quarter-wave plates, i.e. only in these zones in the cavity are the conditions for the generation of lasers satisfied. Small perturbations at the resonant frequency that arise in the active medium due to spontaneous emission are amplified in the

resonator

1, 5 with the active medium 3, while ensuring the generation of pulses of coherent radiation. Since a self-conjugated resonator circuit (

mirrors

1, 5 and lenses 2, 4) is selected in the device, in which the mirrors are depicted in each other, each point on the surface of one resonator mirror corresponds to a strictly unambiguous position of the image of a point on another mirror. Therefore, spaced electrically controlled

plates

6 and 10, mounted near the resonator mirrors and having a linear electrode structure, form the matrix structure of a spatio-temporal light modulator. Thus, when voltage is applied to various electrodes of electrically controlled plates, a resonant radiation scan is performed inside, which, when an additional extra-resonator lens is installed at the focal length F from the translucent mirror 1, is converted into an angular two-coordinate scanning of the output laser beam. Since the thickness D of the quarter-

wave plates

9 and 11 is selected from the condition

,
and

lenses

2 and 4 are made in the form of achromatic lenses for working wavelengths of generation, inside the resonator losses for different wavelengths do not change significantly. This makes it possible to synchronously scan the radiation of a multi-color laser, respectively, with wavelengths λ ₁ , λ ₂ , ... λ _n ..

В предлагаемом лазере излучение дважды проходит через электроуправляемую пластину пространственно-временного модулятора света при одном обходе резонатора, поэтому управляющее напряжение равно четвертьволновому для материала пластины, в отличие от прототипа, где для переключения используется полуволновое напряжение. Подавая на электроды электроуправляемых пластин 6 и 10 от программируемого устройства управления импульсы, несколько меньшие по величине напряжения, чем четвертьволновое, и, следовательно, изменяя потери резонатора, можно варьировать энергию импульсов излучения при сканировании по полю зрения. Выравнивания мощности излучения в диапазоне углов сканирования, можно добиться и путем внесения дополнительных потерь в резонатор, выбирая расстояние b от зеркала резонатора до электроуправляемой пластины из условия b>Fd/2R. In the proposed laser, the radiation passes twice through the electrically controlled plate of the space-time light modulator with one round of the resonator, therefore, the control voltage is equal to a quarter-wavelength for the plate material, in contrast to the prototype, where a half-wave voltage is used for switching. By applying pulses to the electrodes of the electrically controlled plates 6 and 10 from the programmable control device that are slightly lower in magnitude than the quarter-wave voltage, and, therefore, changing the resonator losses, it is possible to vary the energy of the radiation pulses when scanning along the field of view. Equalization of the radiation power in the range of scan angles can also be achieved by introducing additional losses into the resonator by choosing the distance b from the resonator mirror to the electrically controlled plate from the condition b> Fd / 2R.

Отличительной характерной чертой лазеров с активным элементом на парах металлов (лазеров на переходах с резонансных на метастабильный уровни в атомах металлов) является весьма большое усиление активной среды и очень короткое время существования инверсии, в течение которого излучение успевает пройти длину резонатора всего несколько (единицы) раз. В этой связи если разместить электроуправляемые пластины пространственно-временного модулятора света рядом, вблизи зеркала резонатора (фиг. 2), то можно сократить число проходов, необходимых для формирования заданной пространственной моды, при этом будут снижены "непроизвольные" потери инверсии и, как следствие, повышена мощность генерации. A distinctive feature of lasers with an active element on metal vapors (lasers on transitions from resonant to metastable levels in metal atoms) is a very large gain of the active medium and a very short lifetime of the inversion, during which the radiation has time to pass the cavity length only several (units) times . In this regard, if we place the electrically controlled plates of the space-time light modulator nearby, near the resonator mirror (Fig. 2), then we can reduce the number of passes needed to form a given spatial mode, while the “involuntary” inversion losses will be reduced and, as a result, increased power generation.

Если выполнить поляризаторы 8, 12 в виде поляризационных делителей (фиг. 3, 5, 6, 7), то оптическую обратную связь в лазерном самосопряженном резонаторе с активной средой 3 и линзами 2, 4 можно организовать и по ортогонально поляризованной компоненте излучения с использованием дополнительных четвертьволновых пластинок, соответственно, 10, 13 и 14, 13; электроуправляемых пластин 11,15 и 16, 14 пространственно-временного модулятора света; поляризатора 15 (на фиг. 7) и резонаторных зеркал 1 и 12, 17 и 18, 1 и 15, 1 и 16. В данном варианте реализуется независимое поимпульсное сканирование двух лучей, плоскости поляризации которых взаимно ортогональны. При использовании активных сред, которые могут генерировать излучение одновременно на нескольких линиях (например, пары меди λ₁=510,6 нм; λ₂=578,2 нм и т.д.), и выполнении зеркал резонатора с селективным по длине волны коэффициентом отражения можно осуществить поимпульсную двухспектральную кодировку сканируемого излучения.If polarizers 8, 12 are made in the form of polarization dividers (Figs. 3, 5, 6, 7), then the optical feedback in the laser self-conjugated resonator with the active medium 3 and lenses 2, 4 can be arranged also by the orthogonally polarized radiation component using additional quarter-wave plates, respectively, 10, 13 and 14, 13; electrically operated plates 11,15 and 16, 14 of a spatio-temporal light modulator; polarizer 15 (in Fig. 7) and resonator mirrors 1 and 12, 17 and 18, 1 and 15, 1 and 16. In this embodiment, an independent pulse-by-pulse scanning of two rays is realized, the polarization planes of which are mutually orthogonal. When using active media that can generate radiation simultaneously on several lines (for example, copper pairs λ ₁ = 510.6 nm; λ ₂ = 578.2 nm, etc.), and performing resonator mirrors with a wavelength-selective coefficient reflection can be implemented pulse by pulse spectral coding of scanned radiation.

Если для отвода излучения использовать селективные по длине волны отражающие зеркала 13, 16, 17, установленные под некоторым углом к оси резонатора (фиг. 8; фиг. 9), то с активными средами, генерирующими на многих линиях одновременно и не имеющих конкуренции по лазерным переходам, можно осуществлять поимпульсную многоспектральную кодировку сканируемого излучения. If we use radiation-selective reflecting mirrors 13, 16, 17 mounted at a certain angle to the axis of the resonator (Fig. 8; Fig. 9) to remove radiation, then with active media that generate on many lines at the same time and have no competition in laser transitions, it is possible to carry out pulse-by-wave multispectral coding of scanned radiation.

Возможен пленочный вариант исполнения пространственно-временного модулятора света и зеркал резонатора. В этом случае оптимальным является использование пространственно-временного модулятора света одновременно и в качестве подложки резонаторных зеркал. A film version of the spatio-temporal modulator of light and resonator mirrors is possible. In this case, it is optimal to use a spatio-temporal light modulator at the same time as a substrate for resonator mirrors.

Дополнительным положительным качеством предложенного устройства является легкость его сочленения с ЭВМ и с внешним координатным приемником излучения вследствие взаимно-однозначного соответствия расположенных на полупрозрачном зеркале резонатора зон генерации, которые задаются матрицами пространственно-временного модулятора света, с пространством предметов на выходе внерезонаторной линзы. An additional positive quality of the proposed device is the ease of combining it with a computer and with an external coordinate radiation receiver due to the one-to-one correspondence of the generation zones located on the translucent mirror of the resonator, which are defined by the matrices of the space-time light modulator, with the space of objects at the output of the non-resonant lens.

Экспериментальные исследования проводились на макетном образце лазера на парах меди (λ₁=510,6 нм; λ₂=578,2 нм) с саморазогревной газоразрядной трубкой типа "Квант" с внутренним диаметром 20 мм и длиной активной зоны 470 мм (общая длина трубки 770 мм).Experimental studies were carried out on a prototype copper vapor laser (λ ₁ = 510.6 nm; λ ₂ = 578.2 nm) with a self-heating quantum-type gas discharge tube with an internal diameter of 20 mm and an active zone length of 470 mm (total tube length 770 mm).

Электроуправляемые пластины пространственно-временного модулятора света были выполнены на основе прозрачной электрооптической поликристаллической керамики ЦТСЛ-10, обладающей высоким электрооптическим эффектом, и высокой скоростью электрооптического отклика. Информационная емкость пространственно-временного модулятора света в составе двух пластин 32х32 бит, т.е. возможно 1024 дискретных направлений излучения лазера. Величины четвертьволнового динамического напряжения на рабочих длинах волн лазера (510,6 нм и 578,2 нм) составили, соответственно, 800 и 900 В, а полуволнового 1600 и 1800 В. При подаче полуволнового напряжения на электроуправляемые пластины происходил пробой межэлектродного промежутка. С четвертьволновым напряжением на линейных электродах пробоев не наблюдалось. The electrically controlled plates of the space-time light modulator were made on the basis of the transparent electro-optical polycrystalline ceramics TsTSL-10, which has a high electro-optical effect and a high electro-optical response speed. The information capacity of the space-time light modulator as a part of two 32x32 bit plates, i.e. maybe 1024 discrete laser directions. The values of the quarter-wave dynamic voltage at the working wavelengths of the laser (510.6 nm and 578.2 nm) were 800 and 900 V, respectively, and those of the half-wave were 1600 and 1800 V. When a half-wave voltage was applied to the electrically controlled plates, breakdown of the interelectrode gap occurred. With a quarter-wave voltage on the linear electrodes, breakdowns were not observed.

Фокусное расстояние просветленных сферических линз резонатора составляло 400 мм, для компенсации дисперсии внутрирезонаторных элементов использовались также двухлинзовые объективы. Толщина четвертьволновых пластин D выбиралась оптимальной для двух длин волн генерации лазера на парах меди. Использовались как селективные, так и полностью отражающие резонаторные зеркала. Селективные отражающие зеркала были выполнены с коэффициентом отражения на зеленой и желтой линиях генерации, соответственно 98% и 97% и коэффициентом пропускания <2% и <3% Коэффициент отражения полностью отражающего зеркала составлял 96% В качестве выходного зеркала резонатора использовалась плоско-параллельная кварцевая пластина с коэффициентом отражения 4%
Программируемое устройство управления позволяло задавать номер и порядок включения линеек электроуправляемых пластин пространственно-временного модулятора света, а также регулировать напряжение на отдельных линейных управляющих электродах с отклонением в пределах 20% от четвертьволнового.The focal length of the clarified spherical lenses of the resonator was 400 mm; two-lens lenses were also used to compensate for the dispersion of the intracavity elements. The thickness of the quarter-wave plates D was chosen optimal for two wavelengths of generation of a copper vapor laser. Both selective and fully reflecting resonator mirrors were used. Selective reflecting mirrors were made with a reflection coefficient on the green and yellow generation lines, respectively 98% and 97% and a transmittance of <2% and <3%. The reflection coefficient of a fully reflecting mirror was 96%. A plane-parallel quartz plate was used as the output mirror of the resonator. with reflection coefficient 4%
The programmable control device made it possible to set the number and the order of switching on the lines of the electrically controlled plates of the space-time light modulator, as well as to regulate the voltage on individual linear control electrodes with a deviation of 20% from the quarter-wavelength.

Проверялась работа лазера по п.п. 1, 2, 3, 4, 8 формулы. При однокоординатном поимпульсном сканировании с использованием одной электроуправляемой пластины (п. 1 формулы, фиг. 1) с газоразрядной трубкой типа "Квант" была получена средняя мощность генерации на двух длинах волн ≈ 2 3 Вт, частота следования импульсов составляла 10 кГц, а длительность импульсов излучения 15 нс. При работе лазера в режиме двухкоординатного поимпульсного сканирования излучения (п. 4 формулы, фиг. 4) средняя мощность генерации снизилась до 0,1 Вт. Расположение электроуправляемых пластин пространственно-временного модулятора света вблизи глухого резонаторного зеркала (п. 2 формулы, фиг. 2) позволило увеличить среднюю мощность генерации в режиме двухкоординатного поимпульсного сканирования до 0,5 Вт. При использовании поляризационного делителя (п. 3 формулы, фиг. 3) был реализован режим поимпульсной двухспектральной кодировки сканируемого излучения при средней мощности генерации до 0,2 Вт для зеленой линии и 0,3 Вт для желтой. При использовании в схеме фиг. 3 для отвода излучения селективного отражающего зеркала (п. 8 формулы, фиг. 8) с коэффициентом отражения 96% для зеленой линии и коэффициентом пропускания 93% для желтой линии был также реализован режим поимпульсной двухспектральной кодировки сканируемого излучения при средней мощности генерации ≈ 0,2 Вт для зеленой линии и ≈ 0,3 Вт для желтой. В данном случае плоскости поляризации выходного излучения для зеленой и желтой компонент совпадают. Checked the operation of the laser on p.p. 1, 2, 3, 4, 8 formulas. In single-coordinate, pulse-by-pulse scanning using one electrically controlled plate (Cl. 1, Fig. 1) with a gas-discharge tube of the Quantum type, the average output power at two wavelengths ≈ 2 3 W was obtained, the pulse repetition rate was 10 kHz, and the pulse duration radiation of 15 ns. When the laser was operating in the two-coordinate mode of pulse-by-pulse scanning of radiation (Cl. 4 of the formula, Fig. 4), the average lasing power decreased to 0.1 W. The location of the electrically controlled plates of the spatio-temporal light modulator near the blank resonator mirror (Cl. 2 of the formula, Fig. 2) made it possible to increase the average lasing power in the two-coordinate coordinate-by-pulse scanning mode to 0.5 W. When using a polarization divider (Clause 3 of the formula, Fig. 3), a pulse-by-wave two-spectral coding of the scanned radiation was implemented with an average output power of up to 0.2 W for the green line and 0.3 W for the yellow line. When used in the circuit of FIG. 3, for the removal of radiation from a selective reflecting mirror (claim 8, Fig. 8) with a reflection coefficient of 96% for the green line and a transmittance of 93% for the yellow line, we also implemented a pulse-by-wave dual-spectrum coding of the scanned radiation at an average output power of ≈ 0.2 W for the green line and ≈ 0.3 W for the yellow. In this case, the polarization planes of the output radiation for the green and yellow components coincide.

При проведении экспериментов была подтверждена возможность скоростного, поимпульсного переключения как направления луча в пространстве, так и по спектру генерируемых линий с частотой, превышающей 20 кГц, что недостижимо для других известных сканирующих лазеров. During the experiments, the possibility of high-speed, pulsed switching of both the direction of the beam in space and the spectrum of the generated lines with a frequency exceeding 20 kHz was confirmed, which is unattainable for other known scanning lasers.

Таким образом, вышеописанный лазер и его модификации прост по конструкции, надежен в эксплуатации, позволяет осуществлять спектральную поимпульсную кодировку сканируемого излучения. По своим функциональным параметрам он может найти широкое применение в системах лазерной локации и технологии. Thus, the above-described laser and its modifications are simple in design, reliable in operation, and allow spectral pulse-by-pulse coding of the scanned radiation. By its functional parameters, it can be widely used in laser ranging systems and technology.

По результатам экспериментов в НИИКИ ОЭП ВНЦ ГОИ им. С.И. Вавилова разработана конструкторская документация опытного образца сканирующего лазера И26 46.00.000 для высокоточной скоростной маркировки. Его изготовление на опытном производстве института завершается. According to the results of experiments in NIIKI OEP VNTS GOI im. S.I. Vavilov developed the design documentation for a prototype of a scanning laser I26 46.00.000 for high-precision speed marking. Its manufacture at the pilot production institute is being completed.

Сканирующий лазер И26 46.00.000 изготавливается по заказу Главного управления промышленности вооружения КРФ по оборонным отраслям промышленности с целью использования при высокоточной обработке изделий из различных материалов. The I26 46.00.000 scanning laser is manufactured by order of the General Directorate of the Armament Industry of the KRF for the defense industries with the aim of using products from various materials for high-precision processing.

Claims

1. A scanning laser including a partially transmitting mirror located on the optical axis of the resonator, a first spherical lens mounted at a focal length from the mirror, an active element, a second spherical lens mounted at a double focal length from the first, a fully reflecting mirror mounted at a focal length from the second lens, a space-time light modulator, made in the form of an intracavity electrically controlled plate with linear control electrodes mounted near the boomed the resonator, and a pump source, characterized in that it additionally contains a full polarizer located between the resonator mirror and the lens, and a quarter-wave plate mounted between the resonator mirror and the polarizer, while the linear control electrodes of the space-time light modulator plate are angled 45 ^o to the transmission plane of the polarizer, as an active element, a medium with several generation wavelengths was selected, the thickness D of the quarter-wave plate is selected from the conditions and I

where λ ₁ , λ ₂ , ... λ _n are the wavelengths of the laser generation;
M ₁ , M ₂ , M _n integers;

refractive indices for extraordinary and ordinary rays for wavelength λ _i ,
and the lenses are made in the form of achromatic lenses at the working wavelengths of generation.

2. The laser according to claim 1, characterized in that between the intracavity electrically controlled plate and the fully reflecting mirror, a second polarizer with an orthogonal first polarization plane, a second intracavity electrically controlled plate of a space-time light modulator with linear control electrodes and a second quarter-wave plate of thickness D are additionally introduced, wherein the linear control electrodes of electrically plates arranged mutually orthogonally and at 45 ^o to the planes passing over I polarizers, and an active element selected medium with a large gain and a small time of the inversion.

3. The laser according to claim 1, characterized in that the polarizer is made in the form of a polarizing divider, along with the radiation component reflected by the polarizer, a quarter-wave plate with a thickness D, an electrically controlled plate of a spatio-temporal light modulator with linear control electrodes and a fully reflecting mirror placed in the second focus of the spherical lens, the linear control electrodes more electrically controllable plate disposed at an angle of 45 ^o to the plane of polarization Neg zhennoy polarizer components, mirrors are made spectrally selective, and as an active element selected medium with a large gain and a small time of the inversion.

4. The laser according to claim 1, characterized in that between the first mirror and the spherical lens, a second intracavity electrically controlled plate of a space-time light modulator with linear control electrodes, a second quarter-wave plate of thickness D, and a second full polarizer with the same plane of polarization as that of the first, and the linear control electrodes of additional electrically controlled plates are mutually orthogonal and at an angle of 45 ^o to the plane of transmission of the polarizers, and in As the active element, a medium with a large gain and a short lifetime of the inversion was chosen.

5. The laser according to claim 4, characterized in that the polarizers are made in the form of polarizing dividers, along with the radiation components reflected by the polarizers, an additional quarter-wave plate with a thickness D, an electrically controlled plate of a space-time light modulator with linear control electrodes, and partially transmitting or a fully reflective mirror placed in the focus of the first and second spherical lenses, respectively, with linear control electrodes of additional electrically controlled x plates arranged mutually orthogonally and at 45 ^o to the plane of polarization of the reflected component and the mirror are made spectrally selective.

6. The laser according to claim 2, characterized in that the first polarizer is made in the form of a polarization divider, along with the radiation component reflected by the polarizer, a quarter-wave plate with a thickness D, an electrically controlled plate of a spatio-temporal light modulator with linear control electrodes and a fully reflecting mirror placed a second focus of the spherical lens, the linear control electrodes more electrically controllable plate disposed at an angle of 45 ^o to the polarization plane uu reflected components, and the mirrors are made spectrally selective.

7. The laser according to claim 6, characterized in that in the direction of the radiation component reflected between the additional intracavity electrically controlled plate and the additional fully reflective mirror, a second additional polarizer is introduced with a plane of polarization orthogonal to the polarization plane of the reflected component, and a second additional intracavity electrically controlled space-time plate light modulator with linear control electrodes and an additional quarter-wave plate thickness D, and the linear control electrodes of the electrically controlled plates are mutually orthogonal and at an angle of 45 ^o to the plane of polarization of the reflected component, and fully reflecting mirrors are spectrally selective.

8. The laser according to claim 4, characterized in that at least one selective reflective mirror is additionally introduced between the polarizers and the quarter-wave plates, along with the reflected radiation component of which there is additionally a quarter-wave plate of thickness D, an electrically controlled plate of a spatio-temporal light modulator with linear control electrodes, as well as a partially transmitting or fully reflecting mirror placed in the focus of the first and second spherical lenses, respectively, We have linear control electrodes of additional electrically controlled plates located mutually orthogonally and at an angle of 45 ^o to the plane of polarization of the reflected component.

9. The laser according to claim 2, characterized in that between the first polarizer and the first quarter-wave plate, at least one selective reflective mirror is additionally introduced, along the reflected component of the radiation of which a quarter-wave plate of thickness D is additionally installed, an electrically controlled plate of a space-time light modulator with linear control electrodes, polarizer with a plane of polarization, orthogonal to the plane of polarization of the component reflected by the mirror, the second electrically controlled a spatio-temporal light modulator plate with linear control electrodes, a second quarter-wave plate of thickness D and a fully reflecting mirror placed at the focus of the second spherical lens, the linear control electrodes of additional electrically controlled plates being mutually orthogonal and at an angle of 45 ^o to the plane of polarization of the reflected component, and completely reflecting mirrors are spectrally selective.