RU70009U1 - OPTICAL PARAMETRIC GENERATOR - Google Patents
OPTICAL PARAMETRIC GENERATOR Download PDFInfo
- Publication number
- RU70009U1 RU70009U1 RU2007128413/22U RU2007128413U RU70009U1 RU 70009 U1 RU70009 U1 RU 70009U1 RU 2007128413/22 U RU2007128413/22 U RU 2007128413/22U RU 2007128413 U RU2007128413 U RU 2007128413U RU 70009 U1 RU70009 U1 RU 70009U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- radiation
- region
- mirror
- wavelengths
- crystal
- Prior art date
Links
Landscapes
- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к оптическому приборостроению, в частности к устройствам для параметрической генерации излучения, и может быть использована для создания источников инфракрасного направленного излучения. Задачей полезной модели является упрощение конструкции для преобразования излучения с длиной волны в области 1,06 мкм в излучение с длиной волны в области 1,58 мкм. Сущность полезной модели заключается в том, что оптический. параметрический генератор содержит резонатор с обратной связью на одной из двух генерируемых волн, образованный двумя отражателями, выполненными в виде плоских зеркал, и установленный между ними нелинейный двухосный кристалл КТР с плоскопараллельными рабочими гранями, изготовленными перпендикулярно главной оси Х индикатрисы показателей преломления кристалла, расположенной вдоль оптической оси резонатора, при этом оба зеркала имеют определенные спектральные характеристики в области длин волн накачки и генерации. 1 илл.The utility model relates to optical instrumentation, in particular to devices for parametric generation of radiation, and can be used to create sources of infrared directional radiation. The objective of the utility model is to simplify the design for converting radiation with a wavelength in the region of 1.06 μm into radiation with a wavelength in the region of 1.58 μm. The essence of the utility model is that of optical. The parametric generator contains a feedback cavity on one of the two generated waves, formed by two reflectors made in the form of plane mirrors, and a nonlinear biaxial KTP crystal installed between them with plane-parallel working faces made perpendicular to the main axis X of the indicatrix of the refractive index of the crystal located along the optical the axis of the resonator, with both mirrors having certain spectral characteristics in the region of the pump and generation wavelengths. 1 ill.
Description
Полезная модель относится к оптическому приборостроению, в частности к устройствам для параметрической генерации излучения, и может быть использована для создания источников инфракрасного направленного излучения.The utility model relates to optical instrumentation, in particular to devices for parametric generation of radiation, and can be used to create sources of infrared directional radiation.
Известен параметрический генератор света (ПГС) [1], включающий резонатор, образованный плоским зеркалом, входным для излучения накачки, и сферическим выходным зеркалом, между которыми расположен нелинейный одноосный кристалл ниобата лития LiNbО3.Known parametric light generator (ASG) [1], including a resonator formed by a flat mirror input for pump radiation, and a spherical output mirror, between which there is a non-linear uniaxial lithium niobate crystal LiNbО 3 .
Излучение накачки лазера с длиной волны излучения λ, равной 1,064 мкм, фокусируется линзой на нелинейном кристалле ниобата лития. Продольная ось кристалла составляет с оптической осью z угол 46°. Плоское и сферическое (радиус кривизны R=50 мм) зеркала резонатора параметрического генератора расположены вне резонатора лазера накачки, пропускают излучение накачки с λ=1,064 мкм и имеют высокий коэффициент отражения в диапазоне длин волн около 2,1 мкм. При использовании выходного сферического зеркала с коэффициентом отражения 0,96 на длине волны 2,1 мкм получается излучение генератора с λ=2,1 мкм с коэффициентом преобразования 8% от мощности излучения накачки.Laser pump radiation with a radiation wavelength λ of 1.064 μm is focused by a lens on a nonlinear lithium niobate crystal. The longitudinal axis of the crystal makes an angle of 46 ° with the optical axis z. The plane and spherical (radius of curvature R = 50 mm) mirrors of the resonator of the parametric generator are located outside the pump laser cavity, transmit pump radiation with λ = 1.064 μm and have a high reflection coefficient in the wavelength range of about 2.1 μm. When using an output spherical mirror with a reflection coefficient of 0.96 at a wavelength of 2.1 μm, radiation from a generator with λ = 2.1 μm with a conversion coefficient of 8% of the pump radiation power is obtained.
Однако, из-за применения полусферического резонатора описанный внерезонаторный ПГС имеет большую расходимость излучения.However, due to the use of a hemispherical resonator, the described non-resonant ASO has a large radiation divergence.
Более низкую расходимость излучения имеет внутрирезонаторый ПГС [2], являющийся наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату. Он содержит резонатор с обратной связью на одной из двух генерируемых волн, образованный двумя отражателями, один из которых выполнен в виде плоского зеркала, и размещенные между The lower divergence of radiation has intracavity CGS [2], which is the closest in technical essence and the achieved result. It contains a resonator with feedback on one of the two generated waves, formed by two reflectors, one of which is made in the form of a flat mirror, and placed between
отражателями устройство ввода-вывода накачки в виде зеркала и нелинейный одноосный кристалл с плоскопараллельными рабочими гранями. Второй отражатель резонатора выполнен в виде прямоугольной равнобедренной призмы из оптически изотропного материала. Ребро призмы, образованное пересечением ее катетных граней, параллельно плоскостям плоского зеркала резонатора и зеркала ввода-вывода накачки. Это ребро расположено с оптической осью кристалла в одной плоскости, перпендикулярной плоскости зеркала резонатора. Плоское зеркало резонатора состоит из двух сегментов, один из которых выполнен в виде прозрачного зеркала для первой генерируемой волны излучения и глухого - для второй, а другой сегмент выполнен в виде выходного зеркала для второй генерируемой волны излучения.reflectors a pump input / output device in the form of a mirror and a nonlinear uniaxial crystal with plane-parallel working faces. The second reflector of the resonator is made in the form of a rectangular isosceles prism of optically isotropic material. The edge of the prism, formed by the intersection of its leg faces, parallel to the planes of the plane resonator mirror and the pump input-output mirror. This edge is located with the optical axis of the crystal in one plane perpendicular to the plane of the resonator mirror. A flat resonator mirror consists of two segments, one of which is made in the form of a transparent mirror for the first generated radiation wave and a blind mirror for the second, and the other segment is made in the form of an output mirror for the second generated radiation wave.
Использование в резонаторе ПГС в качестве отражателей плоского зеркала и прямоугольной призмы позволяет получить меньшую чем в [1] расходимость излучения.The use of a CBC resonator as a reflector of a flat mirror and a rectangular prism allows one to obtain a smaller divergence of radiation than in [1].
В этой схеме резонатор ПГС находится внутри резонатора лазера накачки: зеркало устройства ввода-вывода накачки максимально отражает излучение накачки, а призма служит одновременно концевым зеркалом лазера накачки и глухим зеркалом ПГС. В результате излучение накачки заперто в резонаторе лазера накачки, и внутри этого резонатора достигаются значительно более высокие плотности мощности в области ПГС, что повышает эффективность преобразования.In this scheme, the CBC resonator is located inside the pump laser cavity: the mirror of the pump I / O reflects the pump radiation as much as possible, and the prism serves simultaneously as the end mirror of the pump laser and as a blank CBC mirror. As a result, the pump radiation is locked in the cavity of the pump laser, and much higher power densities in the region of the CBC are achieved inside this cavity, which increases the conversion efficiency.
При этом предъявляются высокие требования к характеристикам зеркала устройства ввода-вывода накачки. Это зеркало должно иметь, во-первых, высокий коэффициент отражения при косом падении на него излучения в диапазоне длин волн накачки, во-вторых, высокий коэффициент пропускания при косом падении на него излучения в диапазоне длин волн первой и второй генерируемой волны. Одновременное выполнение этих условий может быть недостижимо технологически, что не позволит получить высокую эффективность преобразования.At the same time, high demands are made on the characteristics of the mirror of the pump I / O device. This mirror should have, firstly, a high reflection coefficient with an oblique incidence of radiation on it in the range of pump wavelengths, and secondly, a high transmittance with an oblique incidence of radiation on it in the range of wavelengths of the first and second generated waves. The simultaneous fulfillment of these conditions may not be technologically achievable, which will not allow to obtain high conversion efficiency.
Задачей полезной модели является упрощение конструкции при сохранении высокой эффективности преобразования излучения с длиной волны в области 1,06 мкм в излучение с длиной волны в области 1,58 мкм.The objective of the utility model is to simplify the design while maintaining high conversion efficiency of radiation with a wavelength in the region of 1.06 μm into radiation with a wavelength in the region of 1.58 μm.
Сущность полезной модели заключается в том, что в оптическом параметрическом генераторе (ОПГ), включающем резонатор с обратной связью на одной из двух генерируемых волн, образованный двумя отражателями, первый из которых выполнен в виде первого плоского зеркала, и установленный между отражателями нелинейный кристалл с плоскопараллельными рабочими гранями, в отличие от прототипа, в качестве нелинейного кристалла использован двухосный кристалл КТР, рабочие грани которого изготовлены перпендикулярно главной оси Х индикатрисы показателей преломления кристалла КТР, расположенной вдоль оптической оси резонатора, второй отражатель выполнен в виде второго плоского зеркала и изготовлен из материала, пропускающего излучение с длинами волн в области 1,06 мкм, при этом обращенная к кристаллу КТР рабочая поверхность второго плоского зеркала имеет зеркальное покрытие, коэффициент отражения которого больше или равен 0,97 для нормального падения излучения с длинами волн в области 1,58 мкм, а коэффициент пропускания больше или равен 0,5 для нормального падения излучения с длинами волн в области 1,06 мкм, а другая рабочая поверхность этого зеркала имеет просветляющее покрытие для нормального падения излучения с длинами волн в области 1,06 мкм, первое плоское зеркало изготовлено из материала, пропускающего излучение с длинами волн в области 1,58 мкм, и имеет на рабочей поверхности, обращенной к кристаллу КТР, зеркальное покрытие с коэффициентом отражения в пределах от 0,1 до 0,8 для нормального падения излучения с длинами волн в области 1,58 мкм и с коэффициентом отражения больше или равным 0,96 для нормального падения излучения с длинами волн, находящихся в области 1,06 мкм, а вторая рабочая поверхность этого зеркала имеет просветляющее покрытие для нормального падения излучения с длинами волн в области 1,58 мкм.The essence of the utility model is that in an optical parametric generator (OPG), which includes a feedback cavity on one of the two generated waves, formed by two reflectors, the first of which is made in the form of the first plane mirror, and a nonlinear crystal with plane parallel between the reflectors working faces, unlike the prototype, a biaxial KTP crystal is used as a nonlinear crystal, the working faces of which are made perpendicular to the main axis X of the indicatrix the first refraction of the KTP crystal located along the optical axis of the resonator, the second reflector is made in the form of a second plane mirror and is made of a material that transmits radiation with wavelengths in the region of 1.06 μm, while the working surface of the second plane mirror facing the KTP crystal has a mirror coating whose reflection coefficient is greater than or equal to 0.97 for normal incidence of radiation with wavelengths in the region of 1.58 μm, and the transmittance is greater than or equal to 0.5 for normal incidence of radiation with wavelengths in region 1.06 μm, and the other working surface of this mirror has an antireflection coating for normal incidence of radiation with wavelengths in the region of 1.06 μm, the first flat mirror is made of a material that transmits radiation with wavelengths in the region of 1.58 μm, and has on the working surface facing the KTP crystal, a mirror coating with a reflection coefficient in the range from 0.1 to 0.8 for normal radiation incidence with wavelengths in the region of 1.58 μm and with a reflection coefficient greater than or equal to 0.96 for normal incidence radiation with lengths waves located in the region of 1.06 μm, and the second working surface of this mirror has an antireflection coating for normal incidence of radiation with wavelengths in the region of 1.58 μm.
В частности плоские зеркала могут быть изготовлены из кварцевого стекла или стекла марки К8 или К108 или N-BK7.In particular, flat mirrors can be made of quartz glass or glass of the brand K8 or K108 or N-BK7.
Использование в качестве нелинейного кристалла двухосного кристалла КТР (титанила фосфата калия или сокращенно КТiOРO4), плоскопараллельные рабочие грани которого изготовлены перпендикулярными главной оси Х индикатрисы показателей преломления кристалла, расположенной вдоль оптической оси резонатора ОПГ, обеспечивает эффективное параметрическое преобразование излучения с длинами волн, находящихся в области 1,06 мкм, в излучение с длинами волн в области 1,58 мкм.The use of a KTP biaxial crystal (potassium phosphate titanyl or KTiOPO 4 for short) as a nonlinear crystal, whose plane-parallel working faces are made perpendicular to the principal axis X of the indicatrix of the refractive index of the crystal located along the optical axis of the OPG resonator, provides an efficient parametric conversion of radiation with wavelengths located in the region of 1.06 microns, in radiation with wavelengths in the region of 1.58 microns.
Связано это с тем, что при указанном расположении кристалла КТР вдоль этой оси Х на кристалл направляется поляризованное когерентное излучение накачки. При этом полярный угол θ между главной осью Z индикатрисы показателей преломления кристалла КТР и направлением распространения излучения накачки с длиной волны в области 1,06 мкм составляет 90°. Таким образом, реализуется некритичный фазовый синхронизм для параметрического преобразования излучения накачки с длинами волн, находящихся в области 1,06 мкм, в излучение с длинами волн в области 1,58 мкм, что обеспечивает эффективное параметрическое преобразование.This is due to the fact that, at the indicated location of the KTP crystal along this X axis, polarized coherent pump radiation is directed to the crystal. In this case, the polar angle θ between the main axis Z of the indicatrix of the refractive indices of the KTP crystal and the direction of propagation of the pump radiation with a wavelength in the region of 1.06 μm is 90 °. Thus, noncritical phase matching is implemented for the parametric conversion of pump radiation with wavelengths in the region of 1.06 μm into radiation with wavelengths in the region of 1.58 μm, which provides an efficient parametric conversion.
Угол φ между главной осью Х индикатрисы показателей преломления кристалла КТР и проекцией направления распространения излучения накачки с длиной волны в области 1,06 мкм на плоскость главных осей XY индикатрисы показателей преломления кристалла может быть любым в пределах от 0° до 90°. Но максимальная эффективность преобразования кристалла КТР достигается при угле φ, равном 0°. Поэтому в направлении распространения излучения накачки с параметрами θ=90° φ=0° достигается максимальная эффективность параметрического преобразования излучения с длиной волны в области 1,06 мкм в излучение сигнальной волны ОПГ с длиной волны в области 1,58 мкм.The angle φ between the principal axis X of the indicatrix of the refractive indices of the KTP crystal and the projection of the direction of propagation of pump radiation with a wavelength in the region of 1.06 μm onto the plane of the principal axes XY of the indicatrix of refractive indices of the crystal can be any from 0 ° to 90 °. But the maximum conversion efficiency of the KTP crystal is achieved at an angle φ equal to 0 °. Therefore, in the direction of propagation of the pump radiation with the parameters θ = 90 ° φ = 0 °, the maximum efficiency of the parametric conversion of radiation with a wavelength in the region of 1.06 μm to the radiation of the signal wave of the OPG with a wavelength in the region of 1.58 μm is achieved.
В кристалле КТР излучение накачки параметрически преобразовывается в две волны: излучение сигнальной волны с длиной волны в области 1,58 мкм и излучение холостой волны с длиной волны в области 3,33 мкм. В описанных условиях кристалл КТР позволяет обеспечить некритичный фазовый синхронизм при взаимодействии типа ор→osei или ор→еsоi, где ор, оs, оi - обыкновенные волны накачки, сигнальной волны и холостой волны, распространяющиеся в кристалле, a es и еi - необыкновенные сигнальная и холостые волны, распространяющиеся в кристалле.In a KTP crystal, the pump radiation is parametrically converted into two waves: the radiation of a signal wave with a wavelength in the region of 1.58 μm and the radiation of an idle wave with a wavelength in the region of 3.33 μm. Under the described conditions, the KTP crystal allows noncritical phase matching during interactions of the type о p → o s e i or о p → е s о i , where о р , о s , о i are ordinary pump, signal, and idler waves propagating in a crystal, ae s and e i are unusual signal and idle waves propagating in the crystal.
Излучение сигнальной волны усиливается в резонаторе из плоских зеркал с нелинейным кристаллом и выходит наружу через частично прозрачное (для излучения сигнальной волны с длиной волны в области 1,58 мкм) первое плоское зеркало.The radiation of the signal wave is amplified in the resonator from plane mirrors with a nonlinear crystal and exits through the partially transparent (for radiation of the signal wave with a wavelength in the region of 1.58 μm) first plane mirror.
Таким образом, в условиях некритичного фазового синхронизма в кристалле КТР обеспечивается эффективное параметрическое преобразование излучения с длинами волн, находящихся в области 1,06 мкм, в излучение с длинами волн в области 1,58 мкм.Thus, under conditions of noncritical phase matching in the KTP crystal, an efficient parametric conversion of radiation with wavelengths in the region of 1.06 μm to radiation with wavelengths in the region of 1.58 μm is ensured.
Выполнение второго отражателя в виде второго плоского зеркала способствует упрощению конструкции ОПГ. Изготовление второго плоского зеркала из материала, пропускающего излучение с длинами волн, находящихся в области 1,06 мкм, позволяет пропустить через него излучение накачки с длиной волны в области 1,06 мкм с малыми потерями и увеличить эффективность преобразования в ОПГ.The implementation of the second reflector in the form of a second flat mirror helps to simplify the design of the organized criminal group. The manufacture of a second planar mirror from a material that transmits radiation with wavelengths in the region of 1.06 μm allows passing through it pump radiation with a wavelength in the region of 1.06 μm with low losses and to increase the conversion efficiency in OCG.
Наличие на обращенной к кристаллу рабочей поверхности этого зеркала зеркального покрытия, коэффициент отражения которого больше или равен 0,97 для нормального падения излучения с длинами волн в области 1,58 мкм, позволяет использовать второе плоское зеркало как "глухое" (почти полностью отражающее) для излучения генерации ОПГ с длинами волн в области 1,58 мкм. Указанный коэффициент отражения может быть The presence of a mirror coating on the working surface of this mirror facing the crystal, the reflection coefficient of which is greater than or equal to 0.97 for a normal incidence of radiation with wavelengths in the region of 1.58 μm, makes it possible to use the second plane mirror as a “deaf” (almost completely reflecting) one radiation generation OPG with wavelengths in the region of 1.58 microns. The indicated reflection coefficient may be
любым в диапазоне от 0,97 до 1,0 без существенного изменения эффективности преобразования в ОПГ.any in the range from 0.97 to 1.0 without a significant change in the conversion efficiency in organized crime groups.
Наличие у этого покрытия коэффициента пропускания больше или равного 0,5 для нормального падения излучения с длинами волн, находящихся в области 1,06 мкм, позволяет обеспечить достаточную мощность накачки ОПГ. При разных уровнях накачки возможен оптимальный (по эффективности преобразования) коэффициент пропускания этого покрытия, находящийся в пределах от 0,5 до 1,0.The presence of the transmission coefficient of this coating is greater than or equal to 0.5 for a normal incidence of radiation with wavelengths located in the region of 1.06 μm, which ensures sufficient pumping power of the OPG. At different pump levels, an optimal (in terms of conversion efficiency) transmittance of this coating is possible, ranging from 0.5 to 1.0.
Наличие на другой рабочей поверхности второго плоского зеркала просветляющего покрытия для нормального падения излучения с длинами волн, находящихся в области 1,06 мкм, позволяет уменьшить потери излучения накачки ОПГ и увеличить эффективность преобразования в ОПГ.The presence on the other working surface of the second planar mirror of an antireflection coating for normal radiation incidence with wavelengths in the region of 1.06 μm allows one to reduce the loss of pump radiation of the OPG and increase the conversion efficiency in the OPG.
Изготовление первого плоского зеркала из материала, пропускающего излучение с длинами волн, находящихся в области 1,58 мкм, позволяет пропускать через него излучение генерации ОПГ с длиной волны в области 1,58 мкм с малыми потерями, и соответственно, использовать его в качестве выходного зеркала ОПГ.The manufacture of the first flat mirror from a material that transmits radiation with wavelengths in the region of 1.58 μm allows transmission of radiation of generation of OPG with a wavelength in the region of 1.58 μm with low losses, and, accordingly, to use it as an output mirror Organized crime groups.
Наличие на рабочей поверхности первого плоского зеркала, обращенной к кристаллу, зеркального покрытия с коэффициентом отражения в пределах от 0,1 до 0,8 для нормального падения излучения с длинами волн, находящихся в области 1,58 мкм, позволяет обеспечить эффективное параметрическое преобразование в ОПГ в излучение с длиной волны в области 1,58 мкм.The presence on the working surface of the first plane mirror facing the crystal, a mirror coating with a reflection coefficient in the range from 0.1 to 0.8 for normal radiation incidence with wavelengths in the region of 1.58 μm, allows for efficient parametric conversion to OCG in radiation with a wavelength in the region of 1.58 microns.
Наличие у этого покрытия коэффициента отражения больше или равного 0,97 для нормального падения излучения с длинами волн, находящихся в области 1,06 мкм, позволяет обеспечить максимальную мощность накачки ОПГ. Это покрытие является одновременно концевым зеркалом лазера накачки. В результате излучение накачки заперто в резонаторе лазера накачки, и внутри этого резонатора достигаются высокие плотности мощности накачки в области ОПГ, за счет чего повышается The presence of a reflection coefficient of this coating greater than or equal to 0.97 for a normal radiation incidence with wavelengths in the region of 1.06 μm makes it possible to ensure maximum OPG pump power. This coating is also the end mirror of the pump laser. As a result, the pump radiation is locked in the cavity of the pump laser, and inside this resonator high pump power densities are achieved in the OPG region, thereby increasing
эффективность преобразования. Указанный коэффициент отражения может быть любым в диапазоне от 0,97 до 1,0 без существенного изменения эффективности преобразования в ОПГ.conversion efficiency. The specified reflection coefficient can be any in the range from 0.97 to 1.0 without a significant change in the conversion efficiency in the organized criminal group.
Наличие на второй рабочей поверхности этого зеркала просветляющего покрытия для нормального падения излучения с длинами волн, находящихся в области 1,58 мкм, позволяет уменьшить потери выходного излучения ОПГ, соответственно, увеличить эффективность преобразования в ОПГ.The presence of an antireflection coating on the second working surface of this mirror for normal incidence of radiation with wavelengths in the region of 1.58 μm makes it possible to reduce the loss of the output radiation of the OPG and, accordingly, to increase the conversion efficiency in the OPG.
Зеркала ОПГ возможно изготавливать из кварцевого стекла или стекол марок К8 или К108 или N-BK7, что позволяет обеспечить минимальные потери для излучения накачки, а также для излучения генерации ОПГ (сигнальной волны), и соответственно, увеличить эффективность преобразования в ОПГ.OPG mirrors can be made of quartz glass or glass of K8 or K108 or N-BK7 grades, which ensures minimal losses for pump radiation and also for generation of OPG (signal wave) radiation, and, accordingly, increase the conversion efficiency in OPG.
Полезная модель поясняется чертежом.The utility model is illustrated in the drawing.
На фигуре представлена оптическая схема ОПГ.The figure shows an optical diagram of an organized criminal group.
ОПГ содержит резонатор с обратной связью для сигнальной волны с длиной в области 1,58 мкм (одна из двух генерируемых волн), образованный двумя плоскими зеркалами 1 и 2, выставленными параллельно друг другу. Между этими зеркалами помещен нелинейный кристалл 3, изготовленный из двухосного кристалла КТР, плоскопараллельные рабочие грани 4 и 5 которого выполнены перпендикулярными главной оси Х индикатрисы показателей преломления кристалла с точностью ±30'. В резонаторе ОПГ кристалл КТР 3 расположен так, что эта ось Х располагается вдоль оптической оси резонатора, вдоль которой на кристалл направляется поляризованное когерентное излучение накачки. При этом полярный угол θ между главной осью Z индикатрисы показателей преломления кристалла и направлением распространения излучения накачки (устройство накачки на чертеже не показано) с длиной волны в области 1,06 мкм равен 90°. Кристалл КТР 3 расположен так, что угол φ между главной осью Х индикатрисы показателей преломления кристалла и проекцией направления The OPG contains a feedback cavity for a signal wave with a length in the region of 1.58 μm (one of two generated waves), formed by two plane mirrors 1 and 2, aligned parallel to each other. Between these mirrors there is a nonlinear crystal 3 made of a biaxial KTP crystal, the plane-parallel working faces 4 and 5 of which are made perpendicular to the principal axis X of the indicatrix of the refractive indices of the crystal with an accuracy of ± 30 '. In the OPG cavity, the KTP 3 crystal is positioned so that this X axis is located along the optical axis of the resonator, along which polarized coherent pump radiation is directed to the crystal. In this case, the polar angle θ between the main axis Z of the indicatrix of the refractive indices of the crystal and the direction of propagation of the pump radiation (the pump device is not shown in the drawing) with a wavelength in the region of 1.06 μm is 90 °. The KTP crystal 3 is located so that the angle φ between the main axis X of the indicatrix of the refractive index of the crystal and the projection direction
распространения излучения накачки с длиной волны в области 1,06 мкм на плоскость главных осей XY индикатрисы показателей преломления кристалла составляет 0°. Угол φ может находиться в пределах от 0° до 90°, однако в направлении θ=90° φ=0° достигается максимальная эффективность параметрического преобразования излучения с длиной волны в области 1,06 мкм в излучение сигнальной волны ОПГ с длиной волны в области 1,58 мкм.the propagation of pump radiation with a wavelength in the region of 1.06 μm to the plane of the principal axes XY of the indicatrix of the refractive index of the crystal is 0 °. The angle φ can be in the range from 0 ° to 90 °, however, in the direction θ = 90 ° φ = 0 °, the maximum efficiency of the parametric conversion of radiation with a wavelength in the region of 1.06 μm to the radiation of an OPG signal wave with a wavelength in region 1 is achieved , 58 microns.
Плоские зеркала 1 и 2 изготовлены из кварцевого стекла КИ, пропускающего излучение с длинами волн, находящихся в областях 1,06 мкм и 1,58 мкм, однако их можно изготовить из стекол К8 или К108 или N-BK7, также пропускающих излучение в указанном спектральном диапазоне.Flat mirrors 1 and 2 are made of KI quartz glass, which transmits radiation with wavelengths located in the regions of 1.06 μm and 1.58 μm, but they can be made of K8 or K108 or N-BK7 glasses, which also transmit radiation in the specified spectral range range.
Первое плоское зеркало 1 является выходным для излучения ОПГ и имеет:The first flat mirror 1 is the output for the radiation of the organized criminal group and has:
- на рабочей поверхности 6, обращенной к кристаллу, интерференционное зеркальное отражающее покрытие с коэффициентом отражения равным 0,6 для нормального падения излучения с длинами волн, находящихся в области 1,58 мкм, и с коэффициентом отражения равным 0,99 для нормального падения излучения с длинами волн, находящихся в области 1,06 мкм;- on the working surface 6 facing the crystal, an interference mirror reflective coating with a reflection coefficient equal to 0.6 for normal radiation incidence with wavelengths in the region of 1.58 μm, and with a reflection coefficient equal to 0.99 for normal radiation incidence with wavelengths in the region of 1.06 μm;
- на рабочей поверхности 7 интерференционное просветляющее покрытие с коэффициентом отражения ρ≤0,2% для нормального падения излучения с длинами волн, находящихся в области 1,58 мкм.- on the working surface 7 interference antireflection coating with a reflection coefficient ρ≤0.2% for normal radiation incidence with wavelengths in the region of 1.58 μm.
Коэффициент отражения зеркального покрытия рабочей поверхности 6 первого плоского зеркала 1, равный 0,6 для нормального падения излучения с длинами волн, находящихся в области 1,58 мкм, является оптимальным для получения максимальной эффективности преобразования, однако теория и эксперимент показывают, что приемлемые эффективности преобразования получаются и при коэффициенте отражения в пределах от 0,1 до 0,8.The reflection coefficient of the mirror coating of the working surface 6 of the first flat mirror 1, equal to 0.6 for normal incidence of radiation with wavelengths in the region of 1.58 μm, is optimal to obtain maximum conversion efficiency, however, theory and experiment show that acceptable conversion efficiencies obtained with a reflection coefficient in the range from 0.1 to 0.8.
Коэффициент отражения зеркального покрытия рабочей поверхности 6 первого плоского зеркала 1 для нормального падения излучения с длинами волн, находящихся в области 1,06 мкм, может быть любым в диапазоне от 0,96 до 1,0 без существенного изменения эффективности преобразования в ОПГ.The reflection coefficient of the mirror coating of the working surface 6 of the first flat mirror 1 for a normal incidence of radiation with wavelengths in the region of 1.06 μm, can be any in the range from 0.96 to 1.0 without a significant change in the conversion efficiency in OCG.
Коэффициент отражения интерференционного просветляющего покрытия рабочей поверхности 7 первого плоского зеркала 1 для нормального падения излучения с длинами волн, находящихся в области 1,58 мкм возможен в пределах от 0% до коэффициента отражения рабочей поверхности 7 первого плоского зеркала 1 без интерференционного просветляющего покрытия (примерно 4%).The reflection coefficient of the interference antireflection coating of the working surface 7 of the first flat mirror 1 for normal incidence of radiation with wavelengths in the region of 1.58 μm is possible in the range from 0% to the reflection coefficient of the working surface 7 of the first flat mirror 1 without interference antireflection coating (approximately 4 %).
Второе плоское зеркало 2 (через которое на кристалл проходит излучение накачки с длиной волны в области 1,06 мкм) имеет:The second flat mirror 2 (through which pump radiation with a wavelength in the region of 1.06 μm passes to the crystal) has:
- на входной для излучения накачки рабочей поверхности 8 интерференционное просветляющее покрытие с коэффициентом отражения ρ≤0,2% для нормального падения излучения с длинами волн, находящихся в области 1,06 мкм;- on the input surface for pumping radiation of the working surface 8, an interference antireflection coating with a reflection coefficient ρ≤0.2% for normal incidence of radiation with wavelengths in the region of 1.06 μm;
- на поверхности 9, обращенной к кристаллу 3, интерференционное зеркальное отражающее покрытие, коэффициент отражения которого равен 0,99 для нормального падения излучения с длинами волн, находящихся в области 1,58 мкм, а коэффициент пропускания равен 0,85 для нормального падения излучения с длинами волн, находящихся в области 1,06 мкм.- on the surface 9 facing the crystal 3, an interference mirror reflective coating, the reflection coefficient of which is 0.99 for normal incidence of radiation with wavelengths in the region of 1.58 μm, and the transmittance is 0.85 for normal incidence of radiation with wavelengths in the region of 1.06 μm.
Коэффициент пропускания зеркального покрытия рабочей поверхности 9 второго плоского зеркала 2, равный 0,85 для нормального падения излучения с длинами волн, находящихся в области 1,06 мкм, является оптимальным для получения максимальной эффективности преобразования. Эксперимент показал, что приемлемые эффективности преобразования получаются и при коэффициенте пропускания зеркального покрытия рабочей поверхности 9 второго плоского зеркала 2, равном или The transmittance of the mirror coating of the working surface 9 of the second flat mirror 2, equal to 0.85 for normal incidence of radiation with wavelengths in the region of 1.06 μm, is optimal to obtain maximum conversion efficiency. The experiment showed that acceptable conversion efficiencies are also obtained when the transmittance of the mirror coating of the working surface 9 of the second flat mirror 2 is equal to or
больше 0,5 для нормального падения излучения с длинами волн, находящихся в области 1,06 мкм.greater than 0.5 for normal incidence of radiation with wavelengths in the region of 1.06 μm.
Коэффициент отражения зеркального покрытия рабочей поверхности 9 второго плоского зеркала 2 для нормального падения излучения с длинами волн, находящихся в области 1,58 мкм, может быть любым в диапазоне от 0,97 до 1,0 без существенного изменения эффективности преобразования в ОПГ.The reflection coefficient of the mirror coating of the working surface 9 of the second flat mirror 2 for normal incidence of radiation with wavelengths in the region of 1.58 μm, can be any in the range from 0.97 to 1.0 without a significant change in the conversion efficiency in OCG.
Коэффициент отражения интерференционного просветляющего покрытия рабочей поверхности 8 второго плоского зеркала 2 для нормального падения излучения с длинами волн, находящихся в области 1,06 мкм возможен в пределах от 0% до коэффициента отражения рабочей поверхности 8 второго плоского зеркала 2 без интерференционного просветляющего покрытия (примерно 4%).The reflection coefficient of the interference antireflection coating of the working surface 8 of the second flat mirror 2 for normal incidence of radiation with wavelengths in the region of 1.06 μm is possible in the range from 0% to the reflection coefficient of the working surface 8 of the second planar mirror 2 without interference antireflection coating (approximately 4 %).
ОПГ работает следующим образом.OCG works as follows.
Лазер (не показан на фиг.1) генерирует импульс излучения с длиной волны λ~1,06 мкм и длительностью около 10 нс. Этот импульс излучения направляется вдоль оптической оси резонатора (штрих-пунктирная линия на фиг.) ОПГ на второе плоское зеркало 2 и проходит через него на нелинейный двухосный кристалл КТР 3. В кристалле КТР импульсное излучение накачки параметрически преобразовывается в излучение сигнальной волны с длиной волны в области 1,58 мкм и излучение холостой волны с длиной волны в области 3,33 мкм. Излучение сигнальной волны усиливается в резонаторе из плоских зеркал 1 и 2 с кристаллом КТР 3 внутри и выходит наружу через частично прозрачное (для излучения сигнальной волны с длиной волны в области 1,58 мкм) первое плоское зеркало 1.A laser (not shown in FIG. 1) generates a radiation pulse with a wavelength of λ ~ 1.06 μm and a duration of about 10 ns. This radiation pulse is directed along the optical axis of the resonator (dashed line in FIG.) Of the OPG to the second plane mirror 2 and passes through it to the nonlinear biaxial KTP crystal 3. In the KTP crystal, the pulsed pump radiation is parametrically converted to signal wavelength at the region of 1.58 μm and the emission of idle waves with a wavelength in the region of 3.33 μm. The radiation of the signal wave is amplified in the resonator from plane mirrors 1 and 2 with a KTP crystal 3 inside and comes out through a partially transparent (for radiation of a signal wave with a wavelength in the region of 1.58 μm) first plane mirror 1.
Наличие резонатора ОПГ внутри резонатора лазера накачки позволяет получить высокие плотности мощности накачки в области ОПГ, за счет чего повышается эффективность преобразования. Кроме того, многократное отражение излучения сигнальной волны с длиной волны в области 1,58 мкм. в резонаторе из плоских зеркал 1 и 2 также позволяет увеличить The presence of an OPG resonator inside the pump laser cavity allows one to obtain high pump power densities in the OPG region, thereby increasing the conversion efficiency. In addition, multiple reflection of the radiation of a signal wave with a wavelength in the region of 1.58 μm. in the resonator of plane mirrors 1 and 2 also allows you to increase
эффективность преобразования излучения с длиной волны в области 1,06 мкм в излучение с длиной волны в области 1,58 мкм.the conversion efficiency of radiation with a wavelength in the region of 1.06 μm into radiation with a wavelength in the region of 1.58 μm.
При электрической энергии импульса накачки лазера равной 6,4 Дж ОПГ позволяет получить до 25 мДж энергию импульса излучения с длиной волны в области 1,58 мкм.With the electric energy of the laser pump pulse equal to 6.4 J OPG allows you to get up to 25 mJ the energy of the radiation pulse with a wavelength in the region of 1.58 μm.
Таким образом, ОПГ обеспечивает простую конструкцию для преобразования излучения с длиной волны в области 1,06 мкм в излучение с длиной волны в области 1,58 мкм при сохранении высокой эффективности преобразования.Thus, the OCG provides a simple structure for converting radiation with a wavelength in the region of 1.06 μm into radiation with a wavelength in the region of 1.58 μm while maintaining high conversion efficiency.
Источники информации.Information sources.
1. Рябов С.Г., Торопкин Г.Н., Усольцев И.Ф. Приборы квантовой электроники. - М. Советское радио, 1976. - С.263-265.1. Ryabov S.G., Toropkin G.N., Usoltsev I.F. Devices of quantum electronics. - M. Soviet Radio, 1976. - S.263-265.
2. Патент BY №1615 C1, МПК, юр, [G02F 1/39, опубл.30.03.1997, бюл. №1 - (прототип).2. Patent BY No. 1615 C1, IPC, legal entity, [G02F 1/39, publ. 30.03.1997, bull. No. 1 - (prototype).
Claims (2)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BYU20060475 | 2006-07-18 | ||
| BY20060475 | 2006-07-18 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU70009U1 true RU70009U1 (en) | 2008-01-10 |
Family
ID=39020668
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007128413/22U RU70009U1 (en) | 2006-07-18 | 2007-07-12 | OPTICAL PARAMETRIC GENERATOR |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU70009U1 (en) |
-
2007
- 2007-07-12 RU RU2007128413/22U patent/RU70009U1/en active
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5181211A (en) | Eye-safe laser system | |
| RU100680U1 (en) | LASER WITH OPTICAL PARAMETRIC GENERATOR | |
| JP2721436B2 (en) | Second harmonic generator | |
| JP2892938B2 (en) | Wavelength converter | |
| US5579152A (en) | Tunable optical parametric oscillator | |
| US5371752A (en) | Optical parametric oscillation using KTA nonlinear crystals | |
| KR100863199B1 (en) | Laser Apparatus and Method for Harmonic Beam Generation | |
| CN115000790B (en) | Pulse middle-far infrared laser optical parametric oscillator with low pumping threshold and high conversion efficiency | |
| RU106990U1 (en) | LASER WITH OPTICAL PARAMETRIC GENERATOR | |
| RU70009U1 (en) | OPTICAL PARAMETRIC GENERATOR | |
| CN102044838A (en) | Stimulated Raman sum frequency laser wavelength conversion device | |
| CN102044839A (en) | Bi-wavelength transition stimulated Raman sum frequency laser wavelength conversion equipment | |
| US20090207876A1 (en) | Laser Source for the Infrared Wavelength Range | |
| RU76509U1 (en) | LASER WITH OPTICAL PARAMETRIC GENERATOR | |
| CN105006734B (en) | A kind of 2 μm of lasers that half Intracavity OPO is formed based on body grating | |
| RU2424609C1 (en) | Laser radiation frequency converter based on stimulated raman scattering | |
| WO2003060606A2 (en) | Rubidium titanyl arsenate-silver gallium selenide tandem optical parametric oscillator | |
| KR101553887B1 (en) | Apparatus for monolithic wavelength generating using the dispersion | |
| RU95908U1 (en) | LASER WITH OPTICAL PARAMETRIC GENERATOR | |
| CN201860030U (en) | Self-stimulated Raman sum frequency laser wavelength converting device with compact structure | |
| RU74220U1 (en) | OPTICAL PARAMETRIC GENERATOR | |
| Allik et al. | Refinements and Additional Characterization of an 8-12mm Tandem OPO Design | |
| JP2738155B2 (en) | Waveguide type wavelength conversion element | |
| CN106451051B (en) | 2 μm of tunable laser of standing-wave cavity optical parametric oscillator are constituted based on body grating | |
| CN202042795U (en) | Dual wavelength transition stimulated Raman sum frequency laser wavelength conversion device |