RU210987U1 - Многофункциональная лазерная система - Google Patents
Многофункциональная лазерная система Download PDFInfo
- Publication number
- RU210987U1 RU210987U1 RU2022100689U RU2022100689U RU210987U1 RU 210987 U1 RU210987 U1 RU 210987U1 RU 2022100689 U RU2022100689 U RU 2022100689U RU 2022100689 U RU2022100689 U RU 2022100689U RU 210987 U1 RU210987 U1 RU 210987U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- radiation
- signal wave
- pump
- wave
- pump laser
- Prior art date
Links
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 4
- 230000003287 optical Effects 0.000 description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 206010011878 Deafness Diseases 0.000 description 1
- 229910013641 LiNbO 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000006117 anti-reflective coating Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 description 1
- 239000002223 garnet Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 230000003595 spectral Effects 0.000 description 1
Images
Abstract
Полезная модель относится к твердотельным многофункциональным лазерным системам, дискретно перестраивающимся по длине волны излучения.
Многофункциональная лазерная система содержит резонатор импульсного твердотельного лазера накачки, в котором установлена призма-крыша, электрооптический элемент, вращатель плоскости поляризации на 90°, оптически изотропный активный элемент, пластина-поляризатор, зеркало, пропускающее излучение лазера накачки параметрического генератора света и полностью отражающее излучение сигнальной волны, нелинейный элемент параметрического генератора света, выходное зеркало, частично пропускающее излучение сигнальной волны параметрического генератора света и полностью отражающее излучение лазера накачки. Три поворотных зеркала сводят излучение лазера накачки в канал сигнальной волны. За выходным зеркалом установлены нелинейные элементы, ориентированные для генерации излучения с суммарной частотой излучений накачки и сигнальной волны, для генерации излучения второй гармоники сигнальной волны, для генерации излучения с суммарной частотой излучений второй гармоники сигнальной волны и волны накачки и для генерации излучения второй гармоники излучения накачки.
В канале излучения лазера накачки, отраженного от пластины-поляризатора, установлены активный элемент усилителя, четвертьволновая пластина и глухое зеркало. За первым и последним поворотными зеркалами установлены вращатели плоскости поляризации на 90°. В канале излучения сигнальной волны все нелинейные элементы помещены в термостаты.
Практический результат: увеличение энергии моноимпульсов излучения на всех длинах волн, оптимизация энергии моноимпульсов излучения на каждой длине волны излучения лазерной системы и селекция излучения на выбранной длине волны на выходе лазерной системы.
Description
Полезная модель относится к лазерной технике, а именно к твердотельным многофункциональным лазерным системам (МЛС), дискретно перестраивающимся по длине волны излучения.
Одним из перспективных направлений развития импульсных твердотельных лазеров, работающих в режиме модуляции добротности резонатора, является направление, связанное с переходом к лазерным системам, содержащим преобразователи частоты излучения в высшие гармоники в нелинейных элементах, параметрические генераторы света, усилители, лазеры с излучением на других длинах волн, преобразователи суммарных и разностных частот. Многофункциональность таких систем заключается в возможности переключать дискретно длину волны излучения, а также изменять энергетические и временные параметры импульсов излучения. Для переключения выходных параметров МЛС применяются источники питания импульсных ламп или лазерных диодов, блоки управления электрооптическими затворами, электромеханические и механические перемещающие устройства, термостаты с регуляторами температуры [1, 2].
Основным недостатками таких систем являются отсутствие возможности оптимизировать энергетические параметры моноимпульсов излучения на каждой длине волны и недостаточная оперативность переключения режимов.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой МЛС является 3-волновой RGB (Red, Green, Blue) лазер на основе лазера на АИГ:Nd3+ с внутрирезонаторным параметрическим генератором света (ПГС) на основе нелинейного элемента из кристалла КТР [3] - прототип.
Особенности устройства этого лазера заключаются в возможности поляризационного вывода из резонатора основного лазерного излучения с длиной волны λн=1064 нм, являющегося излучением накачки для ПГС, и вывода из выходного зеркала излучения только на сигнальной волне ПГС с длиной волны λс=1570 нм. Излучение с λн заводится поворотными зеркалами в канал излучения с λс для преобразования в нелинейных элементах в излучение с суммарными частотами и в излучение второй гармоники с длиной волны
Недостатком RGB лазера является невозможность оптимизации импульсов излучения с длинами волн λΣ1=634 нм и λΣ2=451 нм, так как для генерации этих излучений необходимо работать при значении амплитуды напряжения U на электродах электрооптического элемента, при котором энергии моноимпульсов излучения с λн и λс не являются максимально возможными [3].
При повышении значения амплитуды напряжения U до четвертьволнового напряжения энергия импульсов излучения с λс достигает максимума, однако энергия моноимпульсов излучения с λн, наоборот, падает до минимума. Еще одним недостатком является невозможность селекции выходного излучения по длинам волн без дополнительной внешней оптической схемы с дисперсионными призмами.
Задачей полезной модели является оптимизация энергии моноимпульса излучения на каждой длине волны и селекция излучения на выбранной длине волны на выходе многофункциональной лазерной системы от излучения с другими длинами волн.
Для решения поставленной задачи предлагается в известной многофункциональный лазерной системе, содержащей резонатор импульсного твердотельного лазера накачки, в котором установлены призма-крыша электрооптического элемента, вращатель плоскости поляризации на 90°, оптически изотропный активный элемент, пластина-поляризатор, зеркало, пропускающее излучение лазера накачки параметрического генератора света и полностью отражающее излучение сигнальной волны, нелинейный элемент параметрического генератора света, выходное зеркало, частично пропускающее излучение сигнальной волны параметрического генератора света и полностью отражающее излучение лазера накачки, в канале отраженного от пластины-поляризатора излучения лазера накачки, в котором установлены три поворотных зеркала, сводящих излучение лазера накачки в канал излучения сигнальной волны, в котором за выходным зеркалом резонатора установлены нелинейные элементы, ориентированные по направлению синхронизма для генерации излучения с первой суммарной частотой излучения на волне накачки и сигнальной волне, для генерации излучения со второй суммарной частотой излучений с первой суммарной частотой и сигнальной волны и для генерации излучения второй гармоники излучения на волне накачки, дополнительно в канале отраженного от пластины поляризатора излучения лазера накачки установлены оптически изотропный активный элемент усилителя, четвертьволновая пластина с кристаллографическими осями под углом 45° к плоскости пропускания пластины поляризатора и глухое зеркало, дополнительно в канале излучения лазера накачки, прошедшего пластину-поляризатор после двойного прохода активного элемента усилителя, за первым поворотным зеркалом установлен вращатель плоскости поляризации на 90°, дополнительно за последним поворотным зеркалом в канале излучения сигнальной волны установлены вращатель поляризации излучения на 90° и нелинейный элемент, ориентированный по направлению синхронизма для генерации второй гармоники излучения сигнальной волны, при этом все нелинейные элементы в канале излучения сигнальной волны помещены в термостаты.
Существенным отличием предлагаемой полезной модели многофункциональной лазерной системы является установка в канал излучения лазера накачки двухпроходового усилителя. Это позволяет существенно увеличить энергию моноимпульсов излучения с λн при четвертьволновой амплитуде импульсов напряжения при которой энергия моноимпульсов излучения сигнальной волны максимальна [3]. Вследствие этого энергия моноимпульсов с λΣ1=634 нм также существенно возрастает до оптимального значения. Дополнительная установка нелинейного элемента для генерации второй гармоники излучения с λс является еще одним существенным отличием, так как излучение с длиной волны 451 нм генерируется при сложении излучения второй гармоники сигнальной волны и мощного излучения лазера накачки, что приводит к существенному повышению энергетических параметров синего излучения. Дополнительным отличием служит появление излучения на второй гармонике сигнальной волны в спектральном составе излучения предлагаемой МЛС. Оптическая схема предлагаемой МЛС представлена на чертеже. Резонатор моноимпульсного твердотельного лазера образован призмой-крышей 1 и выходным зеркалом 2, частично пропускающим излучение сигнальной волны ПГС с λс и полностью отражающим излучения лазера накачки с λн, 3 - электрооптический элемент, 4 - вращатель плоскости поляризации излучения с λн на 90°, 5 - активный элемент, 6 - пластина-поляризатор, 7 - зеркало, пропускающее излучения лазера накачки с λн и полностью отражающее излучение сигнальной волны ПГС с λс, 9 - поворотное зеркало, 10 - нелинейный элемент, ориентированный по направлению синхронизма для генерации излучения с λΣ1 в термостате, 11 - нелинейный элемент, ориентированный по направлению синхронизма для генерации излучения с длиной волны 451 нм в термостате, 12 - нелинейный элемент, ориентированный по направлению синхронизма для генерации излучения с в термостате, 13 - активный элемент усилителя, 14 - четвертьволновая пластина, 15 - глухое зеркало для излучения с λн, 16 - нелинейный элемент, ориентированный по направлению синхронизма для генерации излучения с в термостате.
МЛС, оптическая схема которой представлена на Фиг. 1, работает следующим образом. В момент достижения максимального значения инверсной населенности в активных элементах 5 и 13 на электроды элемента 3 подается импульс высоковольтного напряжения с амплитудой U, равный четвертьволновому напряжению. В резонаторе, образованном призмой-крышей 1 и глухим для излучения с λн зеркалом 2, начинает развиваться моноимпульс излучения с λн. После достижения порога генерации ПГС мощность импульса излучения с λн перестает увеличиваться, так как в резонаторе ПГС, образованном зеркалами 2 и 7, происходит преобразование излучения лазера накачки с λн в излучение сигнальной волны ПГС с λс. При этом средняя мощность излучения с λн, которая отражается от пластины-поляризатора 6, принимает минимальную величину, которая зависит от контрастности электрооптического затвора и начального коэффициента усиления в активном элементе лазера. Это излучение направляется в двухпроходовый усилитель, состоящий из активного элемента усилителя 13, глухого зеркала и четвертьволновой пластины с кристаллографическими осями под углом 45° к плоскости пропускания пластины-поляризатора. После прохождения двухпроходового усилителя излучение с λн становится поляризованным в плоскости пропускания пластины-поляризатора, которая совпадает с плоскостью чертежа, и практически без потерь на отражение проходит пластину-поляризатор, отражается от первого поворотного зеркала 9 и после прохода вращателя плоскости поляризации на 90° заводится двумя поворотными зеркалами 9 в канал излучения сигнальной волны ПГС с λс, выходящего из зеркала 2. При этом энергетические параметры моноимпульсов излучения с λн определяются начальным коэффициентом в активном элементе усилителя и потому могут достигать высоких значений, ограниченных только лучевой прочностью диэлектрических покрытий поворотных зеркал и просветляющих покрытий нелинейных элементов.
Излучение сигнальный волны ПГС с λс после прохождения вращателя плоскости поляризации излучения на 90° становится линейно поляризованным в вертикальной плоскости к плоскости чертежа и преобразуется во вторую гармонику в дополнительно установленном нелинейном элементе 16, помещенном в термостат, в котором при нагреве с помощью регулятора температуры обеспечивается максимальный коэффициент преобразования излучения во вторую гармонику сигнальной волны. В нелинейном элементе 11, помещенном в термостат, управляемым своим регулятором температуры, происходит генерация излучения с длиной волны 451 нм (суммарной частоты излучений с и с λн). В нелинейном элементе 12, помещенном в термостат со своим регулятором температуры, происходит генерация второй гармоники излучения накачки.
В качестве активных элементов в лазере и усилителе могут быть использованы элементы из оптически изотропного семейства гранатов: АИГ:Nd3+, ГСГГ:Nd3+, Cr3+, ИСГГ:Nd3+, Cr3+ и т.д. В качестве электрооптического элемента могут быть использованы элементы из кристаллов DKDP и LiNbO3. В качестве нелинейных элементов могут быть использованы элементы из кристаллов КТР и LBO. Помещение всех нелинейных элементов в термостаты, каждый из которых настроен на поддержание определенной температуры синхронизма для эффективной генерации излучения с соответствующей длиной волны, позволяет с помощью включенных в сеть или отключенных от сети питания регуляторов температуры эффективно генерировать моноимпульсы излучения с выбранными длинами волн. Более того, при выборе излучения с одной длиной волны происходит оптимизация этого излучения по энергетическим параметрам.
В результате оптимизации режима работы параметрического генератора света, увеличения энергии импульсов излучения лазера накачки за счет двухпроходового усилителя и помещения всех внерезонаторных нелинейных элементов в управляемые термостаты в предлагаемой полезной модели обеспечена оптимизация энергии моноимпульса излучения на каждой длине волны и селекция излучения на выбранной длине волны на выходе многофункциональной лазерной системы от излучения с другими длинами волн. Таким образом, поставленную перед полезной моделью задачу следует считать выполненной. Источники информации
1. Ляшенко А.И., Мешканцов А.А. Импульсная твердотельная лазерная система с генерацией высших гармоник излучения. Патент РФ №2291532 от 05.10.2005.
2. Ляшенко А.И., Бирюкова П.С. Многоканальные и многофункциональные моноимпульсные лазеры на АИГ:Nd3+// Труды Российского научно-технологического общества радиотехники, электроники и связи имени А.С. Попова. Серия: Акустооптических и радиолокационных методов измерений и обработки информации. Выпуск XI Москва-Суздаль, 2018, - с. 196-199.
3. Алампиев М.В., Ляшенко А.И. Импульсные лазеры на АИГ: Nd3+ с параметрическими генераторами света. Труды Российского научно-технического общества радиотехники, электроники и связи имени А.С. Попова, Серия: акустооптические и радиолокационные методы измерений и обработки информации, выпуск X, с. 184, Москва, Суздаль, 2017.
Claims (1)
- Многофункциональная лазерная система, содержащая резонатор импульсного твердотельного лазера накачки, в котором установлены призма-крыша электрооптического элемента, вращатель плоскости поляризации на 90°, оптически изотропный активный элемент, пластина-поляризатор, зеркало, пропускающее излучение лазера накачки параметрического генератора света и полностью отражающее излучение сигнальной волны, нелинейный элемент параметрического генератора света, выходное зеркало, частично пропускающее излучение сигнальной волны параметрического генератора света и полностью отражающее излучение лазера накачки, в канале отраженного от пластины-поляризатора излучения лазера накачки, в котором установлены три поворотных зеркала, сводящих излучение лазера накачки в канал излучения сигнальной волны, в котором за выходным зеркалом резонатора установлены нелинейные элементы, ориентированные по направлению синхронизма для генерации излучения с первой суммарной частотой излучения на волне накачки и сигнальной волне, для генерации излучения со второй суммарной частотой излучений с первой суммарной частотой и сигнальной волны и для генерации излучения второй гармоники излучения на волне накачки, дополнительно в канале отраженного от пластины поляризатора излучения лазера накачки установлены оптически изотропный активный элемент усилителя, четвертьволновая пластина с кристаллографическими осями под углом 45° к плоскости пропускания пластины поляризатора и глухое зеркало, отличающаяся тем, что дополнительно в канале излучения лазера накачки, прошедшего пластину-поляризатор после двойного прохода активного элемента усилителя, за первым поворотным зеркалом установлен вращатель плоскости поляризации на 90°, дополнительно за последним поворотным зеркалом в канале излучения сигнальной волны установлены вращатель поляризации излучения на 90° и нелинейный элемент, ориентированный по направлению синхронизма для генерации второй гармоники излучения сигнальной волны, при этом все нелинейные элементы в канале излучения сигнальной волны помещены в термостаты.
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU210987U1 true RU210987U1 (ru) | 2022-05-16 |
Family
ID=
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5164954A (en) * | 1991-05-09 | 1992-11-17 | The Texas A&M University System | Wavelength-tunable traveling-wave semiconductor ring-laser |
SU1829827A1 (ru) * | 1991-06-28 | 1994-10-15 | Научно-исследовательский институт "Полюс" | Импульсный твердотельный лазер |
RU2162265C1 (ru) * | 1999-06-08 | 2001-01-20 | Гп Нии "Полюс" | Импульсный твердотельный лазер с преобразованием частоты излучения в высшие гармоники |
US6876689B2 (en) * | 2001-06-07 | 2005-04-05 | Light Age, Inc. | Narrow spectral bandwidth tunable pulsed solid-state laser system |
RU2264012C1 (ru) * | 2004-05-25 | 2005-11-10 | Алампиев Михаил Васильевич | Двухканальная импульсная твердотельная лазерная система с перестройкой длины волны излучения |
RU203208U1 (ru) * | 2020-08-20 | 2021-03-25 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Научно-технологический центр уникального приборостроения Российской академии наук (НТЦ УП РАН) | Моноимпульсный твердотельный лазер |
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5164954A (en) * | 1991-05-09 | 1992-11-17 | The Texas A&M University System | Wavelength-tunable traveling-wave semiconductor ring-laser |
SU1829827A1 (ru) * | 1991-06-28 | 1994-10-15 | Научно-исследовательский институт "Полюс" | Импульсный твердотельный лазер |
RU2162265C1 (ru) * | 1999-06-08 | 2001-01-20 | Гп Нии "Полюс" | Импульсный твердотельный лазер с преобразованием частоты излучения в высшие гармоники |
US6876689B2 (en) * | 2001-06-07 | 2005-04-05 | Light Age, Inc. | Narrow spectral bandwidth tunable pulsed solid-state laser system |
RU2264012C1 (ru) * | 2004-05-25 | 2005-11-10 | Алампиев Михаил Васильевич | Двухканальная импульсная твердотельная лазерная система с перестройкой длины волны излучения |
RU203208U1 (ru) * | 2020-08-20 | 2021-03-25 | 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 |
---|---|---|
US7116688B2 (en) | Laser system and method for generation of a pulse sequence with controllable parameters and computer program product | |
US4879723A (en) | Intracavity generation of coherent optical radiation of optical mixing | |
US4276518A (en) | Optical oscillator | |
JP2013515357A (ja) | 超高速ラマンレーザーシステム及び動作方法 | |
US20130294465A1 (en) | HIGHLY EFFICIENT 3rd HARMONIC GENERATION IN Nd: YAG LASER | |
CN103427328A (zh) | 一种宽调谐波导太赫兹辐射源 | |
WO2012024015A2 (en) | Terahertz source | |
CN110556699B (zh) | 纳秒激光器泵浦的高能量高光束质量可调谐光参量振荡器 | |
WO2020226912A1 (en) | Single crystal optical parametric amplifier | |
RU210987U1 (ru) | Многофункциональная лазерная система | |
US4408329A (en) | Laser device with intraresonator harmonic generator | |
RU203286U1 (ru) | Моноимпульсный твердотельный лазер с параметрическим генератором света | |
CN112290360A (zh) | 一种双波长自由控制输出激光器 | |
Donin et al. | New method of Q-switching with mode locking in solid-state lasers | |
Spears et al. | Picosecond infrared generation from Nd: YAG and a visible, short cavity dye laser | |
RU185400U1 (ru) | Импульсный твердотельный лазер | |
RU192817U1 (ru) | Импульсный твердотельный лазер с усилителем | |
McCarthy et al. | High-power widely-tunable picosecond pulses from an all-solid-state synchronously-pumped optical parametric oscillator | |
US3922561A (en) | Tunable electromagnetic oscillator using {8 01.4{9 {0 grown linbo{hd 3 {b and method | |
JP2014215315A (ja) | テラヘルツ波発生装置及びテラヘルツ波発生方法 | |
Maker et al. | Efficient frequency doubling of a diode-laser-pumped mode-locked Nd: YAG laser using an external resonant cavity | |
Bruns et al. | Scalable visible Nd: YAG pumped Raman laser source | |
CN105449520A (zh) | 一种波长可调谐的红光激光器及波长调谐方法 | |
RU2291532C1 (ru) | Импульсная твердотельная лазерная система с генерацией высших гармоник излучения | |
RU172492U1 (ru) | Кольцевой параметрический генератор терагерцового излучения |