RU80073U1 - TUNABLE TWO-WAVE WITH FOLDING CO2 LASER RESONATOR - Google Patents
TUNABLE TWO-WAVE WITH FOLDING CO2 LASER RESONATOR Download PDFInfo
- Publication number
- RU80073U1 RU80073U1 RU2008104096/22U RU2008104096U RU80073U1 RU 80073 U1 RU80073 U1 RU 80073U1 RU 2008104096/22 U RU2008104096/22 U RU 2008104096/22U RU 2008104096 U RU2008104096 U RU 2008104096U RU 80073 U1 RU80073 U1 RU 80073U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- laser
- diffraction grating
- output mirror
- opposite
- tunable
- Prior art date
Links
Abstract
Полезная модель относится к лазерной технике и может быть использована при разработке перестраиваемых по длинам волн лазеров и спектрометрических приборов на их основе.The utility model relates to laser technology and can be used in the development of tunable wavelengths of lasers and spectrometric devices based on them.
Задача полезной модели -создание перестраиваемого лазера, устойчиво и надежно работающего в широком диапазоне длин волн.The objective of the utility model is to create a tunable laser that is stable and reliable in a wide range of wavelengths.
Технический результат может быть получен за счет замены упруго-деформируемого элемента (сильфона) на оптический элемент, расположенный под углом Брюстера, а так же за счет развязки дифракционной решетки от элемента, препятствующего движению рычага, и более эффективного ее охлаждения.The technical result can be obtained by replacing the elastically deformable element (bellows) with an optical element located at a Brewster angle, as well as by decoupling the diffraction grating from the element that impedes the movement of the lever, and its more efficient cooling.
Лазер, содержит расположенный в корпусе 1 резонатор, включающий два разрядных канала 2, 3, выходное зеркало 4, два поворотных зеркала 5, 6 и дифракционную решетку 7, установленную с возможностью изменения пространственно-углового положения напротив первого разрядного канала 2 в юстировочном узле 10, выходное зеркало 4 расположено на механизме юстировки 8 между вторым разрядным каналом 3 и сквозным отверстием 23 в подвижном рычаге 13, который одним концом кинематически связан с электромагнитом 22, а другим с торцевой поверхностью цилиндрического фланца 17, 18, закрепленного по периметру несущего фланца 15 корпуса 1 лазера, на котором также закреплены по разные стороны оси L- L лазера цилиндрическая втулка 14 и механизм юстировки 8 выходного зеркала 4. Цилиндрическая втулка 14, с противоположного от закрепления конца, закрыта окном 16 под углом Брюстера, напротив которого установлена дифракционная решетка 7 с котировочным узлом 10, закрепленным в подвижном рычаге 13, который зафиксирован сферическими опорами 19 в цилиндрическом фланце 18.The laser contains a resonator located in the housing 1, including two discharge channels 2, 3, an output mirror 4, two rotary mirrors 5, 6 and a diffraction grating 7 mounted with the possibility of changing the spatial-angular position opposite the first discharge channel 2 in the adjustment unit 10, the output mirror 4 is located on the alignment mechanism 8 between the second discharge channel 3 and the through hole 23 in the movable arm 13, which is kinematically connected at one end to the electromagnet 22 and the other to the end surface of the cylindrical Anets 17, 18, mounted around the perimeter of the bearing flange 15 of the laser housing 1, on which the cylindrical sleeve 14 and the alignment mechanism 8 of the output mirror 4 are also mounted on opposite sides of the L-L axis of the laser 4. The cylindrical sleeve 14, from the opposite end of the fixing, is closed by a window 16 at an angle of Brewster, opposite which a diffraction grating 7 with a quotation unit 10 mounted in a movable arm 13, which is fixed by spherical bearings 19 in a cylindrical flange 18.
Description
Полезная модель относится к лазерной технике и может быть использована при разработке перестраиваемых по длинам волн лазеров и спектрометрических приборов на их основе.The utility model relates to laser technology and can be used in the development of tunable wavelengths of lasers and spectrometric devices based on them.
Известен перестраиваемый лазер, содержащий активную среду, резонатор, ограниченный дифракционной решеткой, установленной с возможностью изменения пространственно-углового положения, и внутрирезонаторную регулируемую апертурную диафрагму. (См. Гуделев В.Г., Лешенюк Н.С., Невдах В.В. "Стабилизированный по частоте перестраиваемый СО2-лазер". - Журнал прикладной спектроскопии, 1981, т.34, №2, с. 370-371).Known tunable laser containing an active medium, a resonator bounded by a diffraction grating installed with the possibility of changing the spatial-angular position, and intracavity adjustable aperture diaphragm. (See Gudelev V.G., Leshenyuk N.S., Nevdakh V.V. "Frequency-Stabilized Tunable CO 2 Laser." - Journal of Applied Spectroscopy, 1981, 34, No. 2, pp. 370-371 )
Недостатком лазера является сложность процесса перестройки, обусловленная необходимостью регулирования апертуры диафрагмы независимо от настройки дифракционной решетки.The disadvantage of the laser is the complexity of the adjustment process, due to the need to control the aperture of the diaphragm regardless of the setting of the diffraction grating.
Известен перестраиваемый лазер, содержащий активную среду, резонатор, включающий спектрально-селективный элемент (дифракционную решетку), установленный с возможностью изменения пространственно-углового положения, и внутрирезонаторную регулируемую апертурную диафрагму. Лазер дополнительно содержит профилированный толкатель, кинематически связанный со спектрально-селективным элементом, а диафрагма снабжена приводным рычагом, кинематически связанным с профилированным толкателем. (См. пат. РФ №2046482, кл. H01S 3/13, опубл. 20.10.95 г.).Known tunable laser containing an active medium, a resonator including a spectrally selective element (diffraction grating), installed with the possibility of changing the spatial-angular position, and intracavity adjustable aperture diaphragm. The laser further comprises a profiled pusher kinematically connected with a spectrally selective element, and the diaphragm is equipped with a drive lever kinematically connected with the profiled pusher. (See Pat. RF No. 2046482, class. H01S 3/13, publ. 10/20/95).
К недостаткам лазера относится следующее: в процессе работы приводной рычаг в значительных пределах линейно перемещается (скользит) в фигурном и (или) прямом пазе. Вследствие этого возникает повышенный и неравномерный The disadvantages of the laser include the following: during operation, the drive lever linearly moves (slides) to a considerable extent in a figured and (or) straight groove. As a result, there is an increased and uneven
износ контактирующих поверхностей и ухудшается точность и воспроизводимость выбора длины волны в процессе перестройки, снижается надежность и устойчивость работы перестраиваемого лазера в условиях механо-климатических воздействий.wear of the contacting surfaces and the accuracy and reproducibility of the choice of wavelength in the process of tuning is deteriorating, the reliability and stability of the tunable laser in mechanical and climatic conditions is reduced.
Кроме того, в процессе перестройки по длинам волн (изменения пространственно-углового положения дифракционной решетки) происходит неконтролируемое и немонотонное изменение частоты лазерного излучения, что препятствует настройке на максимум мощности излучения при перестройке с одной длины волны на другую. А также, в процессе переключения с одной длины волны на другую, вследствие произвольного положения частоты излучения относительно центров контура усиления, происходит скачкообразное изменение мощности излучения, что ухудшает стабильность мощности излучения, точность и воспроизводимость контролируемых параметров.In addition, in the process of tuning according to wavelengths (changing the spatial-angular position of the diffraction grating), an uncontrolled and non-monotonic change in the frequency of laser radiation occurs, which prevents tuning of the radiation power to a maximum when tuning from one wavelength to another. And also, in the process of switching from one wavelength to another, due to the arbitrary position of the radiation frequency relative to the centers of the gain loop, a sudden change in the radiation power occurs, which affects the stability of the radiation power, the accuracy and reproducibility of the controlled parameters.
Наиболее близким к предлагаемой полезной модели и принятым за прототип является перестраиваемый двухволновый двухканальный со складным резонатором СО2 лазер. Лазер содержит расположенный в корпусе резонатор, включающий два разрядных канала, выходное зеркало, два поворотных зеркала и спектрально - селективный элемент (дифракционную решетку). Дифракционная решетка расположена напротив первого разрядного канала в юстировочном узле, закрепленном на торце полого цилиндра, соединенного через упруго деформируемый элемент (сильфон) с цилиндрической втулкой. На внешней поверхности полого цилиндра размещены жестко соединенные между собой подвижный рычаг и опорный фланец, зафиксированный сферическими опорами в цилиндрическом фланце. Выходное зеркало расположено на механизме юстировки между вторым разрядным каналом и сквозным отверстием в опорном фланце и подвижном рычаге. Один конец подвижного рычага кинематически связан с электромагнитом, другой - с торцевой поверхностью цилиндрического фланца. Для возврата рычага в первоначальное The closest to the proposed utility model, and is accepted as a prototype dual tunable double-wavelength resonator with a folding CO 2 laser. The laser contains a resonator located in the housing, including two discharge channels, an output mirror, two rotary mirrors, and a spectrally selective element (diffraction grating). The diffraction grating is located opposite the first discharge channel in the alignment unit, mounted on the end of the hollow cylinder, connected through an elastically deformable element (bellows) with a cylindrical sleeve. On the outer surface of the hollow cylinder, a movable arm and a support flange rigidly interconnected are fixed by spherical bearings in a cylindrical flange. The output mirror is located on the alignment mechanism between the second discharge channel and the through hole in the support flange and the movable arm. One end of the movable lever is kinematically connected with an electromagnet, the other with the end surface of a cylindrical flange. To return the lever to the original
положение после отключения электромагнита служит притягивающий элемент - пружина (см.пат. РФ №2284618 кл. H01S 3/00, опубл. 27.09.2006 г.-прототип).the position after disconnecting the electromagnet serves as an attractive element - a spring (see Pat. RF No. 2284618 class. H01S 3/00, publ. 09/27/2006, prototype).
Недостатком прототипа являются ограниченные возможности используемого в лазере механизма перестройки дифракционной решетки, а также низкая надежность при расширении диапазона перестройки по длинам волн, например с λ1 на λn, где λn не расположена рядом т.е.(n≠2), а находится на краю диапазона, например n=14. В этом случае должен быть значительно увеличен зазор «d» между подвижным рычагом и электромагнитом для того, чтобы дифракционная решетка, расположенная на рычаге, при включении электромагнита перестроила резонатор с λ1 на λ14. Соответственно, значительно увеличится амплитуда изгиба упруго-деформируемого элемента - сильфона, связанного с дифракционной решеткой. Большая амплитуда изгиба сильфона при большой частоте переключений и длительной эксплуатации может нарушить герметичность сильфона, а это снижает надежность лазера в целом. Кроме того, в этом случае необходимо увеличить «мощность» электромагнита и возвратной пружины с тем, чтобы они могли преодолевать возросшее сопротивление сильфона при увеличении амплитуды изгиба. Это увеличит габариты и вес всего выходного узла лазера и снизит надежность при его транспортировке и эксплуатации в жестких механо-климатических воздействиях.The disadvantage of the prototype is the limited capabilities of the diffraction grating adjustment mechanism used in the laser, as well as the low reliability when expanding the tuning range according to wavelengths, for example, from λ 1 to λ n , where λ n is not located nearby i.e. (n ≠ 2), and is at the edge of the range, for example n = 14. In this case, the gap “d” between the movable lever and the electromagnet must be significantly increased so that when the electromagnet is switched on, the diffraction grating located on the lever changes the resonator from λ 1 to λ 14 . Accordingly, the bending amplitude of the elastically deformable element, the bellows associated with the diffraction grating, will increase significantly. The large amplitude of the bend of the bellows at a high switching frequency and long-term operation can violate the tightness of the bellows, and this reduces the reliability of the laser as a whole. In addition, in this case, it is necessary to increase the “power” of the electromagnet and the return spring so that they can overcome the increased resistance of the bellows with increasing bending amplitude. This will increase the size and weight of the entire laser output unit and reduce reliability during its transportation and operation in severe mechanical and climatic conditions.
Другим недостатком известной конструкции является низкая эффективность охлаждения дифракционной решетки при большой выходной мощности лазерного излучения. Это связано с тем, что дифракционная решетка расположена в полом цилиндре в атмосфере пониженного давления газовой рабочей смеси (90 тор.). Поэтому тепло, выделяющееся на дифракционной решетке, отводится в основном за счет теплопроводности через оправу, далее на котировочный узел, полый цилиндр, опорный фланец и подвижный рычаг. Такой сложный и протяженный путь отвода тепла от дифракционной Another disadvantage of the known design is the low cooling efficiency of the diffraction grating with a large output laser power. This is due to the fact that the diffraction grating is located in a hollow cylinder in an atmosphere of reduced pressure of the gas working mixture (90 torr.). Therefore, the heat generated on the diffraction grating is removed mainly due to thermal conductivity through the frame, then to the quotation unit, the hollow cylinder, the support flange and the movable lever. Such a complex and lengthy path of heat removal from diffraction
решетки может привести к перегреву и деградации ее рабочей поверхности что, снижает надежность лазера.grating can lead to overheating and degradation of its working surface, which reduces the reliability of the laser.
Задача полезной модели заключается в создании перестраиваемого двухволнового со складным резонатором лазера, устойчиво и надежно работающего в широком диапазоне перестройки по длинам волн.The objective of the utility model is to create a tunable two-wave laser with a folding resonator, which operates stably and reliably in a wide range of tuning according to wavelengths.
Технический результат может быть получен:The technical result can be obtained:
- за счет замены упруго деформируемого элемента (сильфона) на оптический элемент, расположенный под углом Брюстера;- by replacing an elastically deformable element (bellows) with an optical element located at a Brewster angle;
-за счет развязки дифракционной решетки, зафиксированной в юстировочном узле на подвижном рычаге, от элемента, препятствующего движению рычага.- due to the decoupling of the diffraction grating, fixed in the adjustment unit on the movable lever, from an element that impedes the movement of the lever.
-за счет более эффективного охлаждения Спектрально- селективного элемента перестройки по длинам волн.- due to more efficient cooling of the spectrally selective wavelength tuning element.
Указанный технический результат при осуществлении полезной модели достигается тем, что в перестраиваемом двухволновом со складным резонатором СО2 лазере, содержащем расположенный в корпусе резонатор, включающий два разрядных канала, выходное зеркало, два поворотных зеркала и спектрально- селективный элемент (дифракционную решетку), установленный с возможностью изменения пространственно-углового положения напротив первого разрядного канала в юстировочном узле, выходное зеркало расположено на механизме юстировки между вторым разрядным каналом и сквозным отверстием в подвижном рычаге, который одним концом кинематически связан с электромагнитом, а другим с торцевой поверхностью цилиндрического фланца, закрепленного по периметру несущего фланца корпуса лазера, на котором также закреплены по разные стороны оси лазера цилиндрическая втулка и механизм юстировки выходного зеркала, цилиндрическая втулка, с противоположного от закрепления конца, закрыта окном под углом Брюстера, напротив которого установлена дифракционная решетка с котировочным узлом, закрепленным в подвижном рычаге, который The indicated technical result in the implementation of the utility model is achieved by the fact that in a tunable two-wave laser with a folding CO 2 laser, the laser contains a resonator located in the housing, including two discharge channels, an output mirror, two rotary mirrors and a spectrally selective element (diffraction grating) installed with the ability to change the spatial-angular position opposite the first discharge channel in the alignment node, the output mirror is located on the alignment mechanism between the second discharge a channel and a through hole in the movable arm, which is kinematically connected at one end to an electromagnet and the other to the end surface of a cylindrical flange mounted along the perimeter of the bearing flange of the laser housing, on which a cylindrical sleeve and an output mirror alignment mechanism are also fixed on different sides of the laser axis, the cylindrical sleeve, from the opposite end from the fastening, is closed by a window at a Brewster angle, opposite which a diffraction grating is installed with a quotation unit fixed in sliding lever which
зафиксирован сферическими опорами в цилиндрическом фланце.fixed with spherical bearings in a cylindrical flange.
Расположение юстировочного узла с дифракционной решеткой на подвижном рычаге напротив окна Брюстера позволит повысить надежность лазера при широком диапазоне перестройки по длинам волн (λ1...λn). Это связано с тем, что в предлагаемой конструкции лазера отсутствует элемент, который в процессе многочисленных переключений с λ1 на λn меняет свою геометрическую форму и, соответственно, может привести к разгерметизации лазера.The location of the alignment unit with the diffraction grating on the movable arm opposite the Brewster window will improve the reliability of the laser with a wide range of tuning according to wavelengths (λ 1 ... λ n ). This is due to the fact that in the proposed laser design there is no element that, in the process of numerous switching from λ 1 to λ n, changes its geometric shape and, accordingly, can lead to depressurization of the laser.
Кроме того, предлагаемая конструкция позволит повысить надежность лазера за счет более эффективного охлаждения дифракционной решетки. Это связано с тем, что дифракционная решетка находится в атмосфере и часть тепла отводится за счет конвективных потоков. Основная часть теплового потока по оправе, минуя промежуточные детали (как в прототипе), сразу передается на подвижный рычаг, который рассеивает тепло в пространстве.In addition, the proposed design will improve the reliability of the laser due to more efficient cooling of the diffraction grating. This is due to the fact that the diffraction grating is in the atmosphere and part of the heat is removed due to convective flows. The main part of the heat flux along the rim, bypassing the intermediate parts (as in the prototype), is immediately transmitted to the movable lever, which dissipates heat in space.
Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения, а определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволил выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном объекте, изложенных в формуле полезной модели.The analysis of the prior art by the applicant, including a search by patent and scientific and technical sources of information and identification of sources containing information about analogues of the claimed invention, allowed to establish that the applicant did not find an analogue characterized by features identical to all the essential features of the claimed invention, and the definition from the list identified analogues of the prototype, as the closest in the totality of the characteristics of the analogue, allowed to identify the set of essential in relation to claimed by the applicant the technical result of the distinguishing features in the claimed object, set forth in the utility model formula.
Следовательно, заявленная полезная модель соответствует требованию "новизна" по действующему законодательству.Therefore, the claimed utility model meets the requirement of "novelty" under current law.
На фиг.1 изображен в сечении заявляемый лазер, излучающий на длине волны λn.Figure 1 shows in cross section the inventive laser emitting at a wavelength of λ n .
На фиг.2 представлен вид с торца лазера.Figure 2 presents the end view of the laser.
На фиг.3 представлен заявляемый лазер в сечении, вид сверху.Figure 3 presents the inventive laser in cross section, a top view.
На фиг.4 изображен в сечении заявляемый лазер, излучающий на длине волны λ1.Figure 4 shows in cross section the inventive laser emitting at a wavelength of λ 1 .
Лазер содержит расположенный в корпусе 1 резонатор, включающий два разрядных канала 2,3, фиг.3, выходное зеркало 4, поворотные зеркала 5,6 и спектрально-селективный элемент 7 (дифракционная решетка). Выходное зеркало 4 размещено на механизме юстирвки 8, в котором расположены три котировочных винта 9. Дифракционная решетка 7 фиксируется на юстировочном узле 10, имеющем стойку 11 и четыре котировочных винта 12, которые вкручены в подвижный рычаг 13. Механизм юстировки 8 зеркала 4 и цилиндрическая втулка 14 зафиксированы на неущем фланце 15 по разные стороны геометрической оси L-L лазера фиг.3. На противоположном торце цилиндрической втулки 14, срезанном под углом Брюстера фиг.1, размещено оптическое окно 16. По периметру несущего фланца 15 закреплена неподвижная часть цилиндрического фланца 17 и связанная с ним через резьбовое соединение подвижная часть цилиндрического фланца 18 фиг.1, 3. Подвижный рычаг 13 имеет возможность вращения вокруг оси O1, O2, проходящей через расположенные в подвижной части цилиндрического фланца 18 сферические опоры 19 фиг.2, 3. Винты 20 позволяют регулировать скольжение подвижного рычага 13. На цилиндрическом фланце 17,18 расположена опора 21 электромагнита и сам электромагнит 22 фиг.1, 4. Винты 9 обеспечивают юстировку светоделительного зеркала 4 фиг.3. Вывод излучения осуществляется через отверстие 23 в подвижном рычаге 13 фиг.2, 3. Винты 12 обеспечивают юстировку дифракционной решетки. Один конец подвижного рычага через стопорный винт 24 кинематически связан с торцевой поверхностью цилиндрического фланца 18, а другой конец подвижного рычага 13 через стопорный винт 25- с электромагнитом 22 фиг.1, 4. Кронштейн 26 держит прижимную пружину 27, которая связана с подвижным рычагом 13 фиг.1, 4.The laser contains a resonator located in the housing 1, including two discharge channels 2.3, FIG. 3, an output mirror 4, rotary mirrors 5.6 and a spectrally selective element 7 (diffraction grating). The output mirror 4 is placed on the adjustment mechanism 8, in which there are three quote screws 9. The diffraction grating 7 is fixed on the adjustment unit 10, which has a rack 11 and four quote screws 12, which are screwed into the movable lever 13. The adjustment mechanism 8 of the mirror 4 and the cylindrical sleeve 14 are fixed on the supporting flange 15 on opposite sides of the geometric axis LL of the laser of FIG. 3. At the opposite end of the cylindrical sleeve 14, cut off at the Brewster angle of FIG. 1, an optical window 16 is placed. A fixed part of the cylindrical flange 17 and a movable part of the cylindrical flange 18 connected to it through a threaded connection 18 are fixed along the perimeter of the bearing flange 15 of FIGS. 1, 3. Movable the lever 13 has the ability to rotate around the axis O 1 , O 2 passing through the spherical bearings 19 located in the movable part of the cylindrical flange 18 2, 3. The screws 20 allow you to adjust the sliding of the movable lever 13. On the cylindrical the flange 17,18 is the support 21 of the electromagnet and the electromagnet 22 of figure 1, 4. The screws 9 provide the alignment of the beam splitter 4 of figure 3. The output of radiation is carried out through the hole 23 in the movable arm 13 of figure 2, 3. The screws 12 provide the adjustment of the diffraction grating. One end of the movable lever through the locking screw 24 is kinematically connected with the end surface of the cylindrical flange 18, and the other end of the movable lever 13 through the locking screw 25- with the electromagnet 22 of Figures 1, 4. The bracket 26 holds the hold-down spring 27, which is connected with the movable lever 13 figure 1, 4.
Величина зазора «d» фиг.1, 4, регулируется стопорными винтами 24, 25. Этот зазор «d» соответствует диапазону перестройки с λ1 на λn.The gap “d” of FIGS. 1, 4 is adjusted by the locking screws 24, 25. This gap “d” corresponds to the tuning range from λ 1 to λ n .
Переключение длины волны происходит следующим образом.Switching the wavelength is as follows.
В исходном состоянии стопоры 24 и 25 выкручены. На электромагнит 22 подается управляющее напряжение и подвижный рычаг 13 прижимается к электромагниту 22 фиг.4. Регулировкой стопорного винта 25 между рычагом и электромагнитом выставляется зазор приблизительно 0,1 мм фиг.4. В этом положении дифракционная решетка 7 настраивается с помощью 4-х котировочных винтов 12 на длину λ1.In the initial state, the stoppers 24 and 25 are unscrewed. A control voltage is supplied to the electromagnet 22 and the movable arm 13 is pressed against the electromagnet 22 of FIG. 4. By adjusting the locking screw 25 between the lever and the electromagnet, a clearance of approximately 0.1 mm of FIG. 4 is set. In this position, the diffraction grating 7 is adjusted using 4 quotation screws 12 for a length of λ 1 .
Окончательно на максимальную мощность лазерного излучения на длине волны λ1, лазер настраивается с помощью плавной регулировки стопорного винта 25.Finally, for the maximum power of laser radiation at a wavelength of λ 1 , the laser is tuned by smoothly adjusting the locking screw 25.
При снятии управляющего напряжения с электромагнита 22 под действием притягивающей пружины 27 подвижный рычаг 13 прижимается к торцевой поверхности цилиндрического фланца 18, а зазор между электромагнитом 22 и подвижным рычагом 13 увеличивается. В таком положении регулировкой стопорного винта 24 фиг.1 устанавливается длина волны лазерного излучения λn фиг.1. Величина зазора «d» фиг.1.4 определяет диапазон перестройки с длины волны λ1 на λn. Далее подвижный рычаг 13 работает по принципу "качелей ". При подаче управляющего сигнала на электромагнит 22 лазер излучает длину волны λ1, а при снятии управляющего сигнала лазер перестраивается на длину волны λn. Дифракционная решетка 7 предварительно съюстирована таким образом, чтобы ее штрихи были параллельны оси вращения O1O2 фиг.2 Это условие является необходимым и достаточным для исключения разъюстировки штрихов дифракционной решетки относительно оптической оси резонатора при переключении длин волн.When removing the control voltage from the electromagnet 22 under the action of the attracting spring 27, the movable lever 13 is pressed against the end surface of the cylindrical flange 18, and the gap between the electromagnet 22 and the movable lever 13 increases. In this position, by adjusting the locking screw 24 of FIG. 1, a wavelength of laser radiation λ n of FIG. 1 is set. The gap “d” of FIG. 1.4 determines the tuning range from wavelength λ 1 to λ n . Further, the movable lever 13 operates on the principle of "swing". When a control signal is applied to the electromagnet 22, the laser emits a wavelength of λ 1 , and when the control signal is removed, the laser tunes to a wavelength of λ n . The diffraction grating 7 is pre-aligned so that its strokes are parallel to the axis of rotation O 1 O 2 figure 2 This condition is necessary and sufficient to prevent misalignment of the strokes of the diffraction grating relative to the optical axis of the resonator when switching wavelengths.
Разделение цилиндрического фланца на подвижную 18 и неподвижную 17 части позволяет в процессе оптимизации выходных параметров излучения изменить длину резонатора в небольших пределах, тем самым обеспечивая подавление нежелательных длин волн за счет улучшения его селектирующих свойств.The separation of the cylindrical flange into the movable 18 and the stationary 17 parts allows the cavity length to be changed to a small extent during optimization of the output radiation parameters, thereby suppressing unwanted wavelengths by improving its selection properties.
Таким образом, использование в механизме перестройки по длинам волн окна, расположенного под углом Брюстера, позволило отказаться от использования упруго-деформируемого элемента, вынести дифракционную решетку из внутреннего объема в атмосферу, расположив ее на рычаге, облегчив тем самым работу электромагнита и возвратной пружины. Это позволило расширить диапазон перестройки по длинам волн и улучшить температурный режим дифракционной решетки.Thus, the use of a window located at the Brewster angle in the wavelength adjustment mechanism made it possible to abandon the use of an elastically deformable element, to remove the diffraction grating from the internal volume into the atmosphere, placing it on the lever, thereby facilitating the operation of the electromagnet and return spring. This made it possible to expand the tuning range according to wavelengths and to improve the temperature regime of the diffraction grating.
Приводим пример конкретной реализации полезной модели. Перестраиваемый двухволновый двухканальный со складным резонатором CO2 лазер типа LCD содержит два разрядных канала, образованных керамическими пластинами и металл - диэлектрическими электродами. Активная среда (рабочая смесь газов CO2:N2:He:Xe) возбуждается ВЧ-емкостным разрядом. Выходное светоделительное зеркало расположено на механизме юстировки, представляющем собой фланец с двумя деформируемыми шейками и тремя котировочными винтами. Механизм юстировки и цилиндрическая втулка расположены на несущем фланце с одной стороны корпуса лазера. С другой стороны на торцевом фланце расположены поворотные металлические зеркала, выполненные из молибдена. В резонаторе, образованном выходным зеркалом из ZnSe с коэффициентом пропускания 18-20% в области 9,2÷10,8 мкм, двумя поворотными зеркалами из Мо и нарезной отражательной дифракционной решеткой с постоянной 150 штр./мм и коэффициентом отражения в "-1" порядок ≈95%, возникает генерация на длине волны, соответствующей углу автоколлимации по схеме Литтрова. В качестве окна Брюстера используется плоскопараллельная пластина из селенида цинка.We give an example of a concrete implementation of a utility model. A tunable two-wave two-channel CO 2 laser with a folding CO 2 resonator contains two discharge channels formed by ceramic plates and metal by dielectric electrodes. The active medium (working gas mixture CO 2 : N 2 : He: Xe) is excited by an RF capacitive discharge. The output beam splitting mirror is located on the alignment mechanism, which is a flange with two deformable necks and three quotation screws. The alignment mechanism and the cylindrical sleeve are located on the bearing flange on one side of the laser housing. On the other hand, rotary metal mirrors made of molybdenum are located on the end flange. In the resonator formed by an output mirror of ZnSe with a transmittance of 18-20% in the region of 9.2 ÷ 10.8 μm, two rotary mirrors of Mo and a threaded reflective diffraction grating with a constant of 150 lines / mm and a reflection coefficient of "-1 "the order is ≈95%, generation occurs at a wavelength corresponding to the angle of autocollimation according to the Littrov scheme. As a Brewster window, a plane-parallel plate of zinc selenide is used.
Лазер, согласно выше описанному, при включенном электромагните был настроен на λ1=10,26 мкм с помощью юстировки дифракционной решетки котировочными винтами 12 и стопорным винтом 25. После отключения The laser, as described above, when the electromagnet was turned on, was tuned to λ 1 = 10.26 μm by adjusting the diffraction grating with quotation screws 12 and locking screw 25. After shutting down
электромагнита лазер был настроен на λn=10,591 мкм, т.е. режим работы осуществлялся на двух крайних линиях 10,26 - 10,591 мкм диапазона, состоящего из 14 линий: -10,260; 10,274; 10,239; 10,303; 10,318; 10,334; 10,453; 10,476; 10,494; 10,513; 10,551; 10,571; 10,591-мкмThe electromagnet laser was tuned to λ n = 10.591 μm, i.e. the operating mode was carried out on the two extreme lines of 10.26 - 10.591 microns of the range consisting of 14 lines: -10.260; 10.274; 10,239; 10.303; 10,318; 10.334; 10,453; 10,476; 10,494; 10.513; 10,551; 10.571; 10.591 μm
Измерения показали, что при переключении генерации с λ1=10,260 мкм на λ2=10,591 мкм и обратно, колебания мощности лазерного излучения не превышают 2÷3%, что подтверждает практически сохранение относительного положения частоты излучения в контурах усиления.The measurements showed that when the generation was switched from λ 1 = 10.260 μm to λ 2 = 10.591 μm and vice versa, the fluctuations in the laser radiation power did not exceed 2–3%, which confirms that the relative position of the radiation frequency in the gain loops is practically preserved.
Геометрические размеры разрядного канала (2,2×2,2)мм обеспечивают одномодовый режим генерации лазерного излучения. Корпус лазера, детали механизма переключения выполнены из инварового сплава типа 36Н, декоративные элементы изготовлены из алюминиевых сплавов типа AM. Охлаждение лазера может осуществляться проточной водой, либо воздухом.The geometric dimensions of the discharge channel (2.2 × 2.2) mm provide a single-mode regime for the generation of laser radiation. Laser case, details of the switching mechanism are made of Invar type 36H alloy, decorative elements are made of aluminum alloys of type AM. The laser can be cooled with running water or air.
Приведенный пример доказывает, что заявленная полезная модель соответствует требованию "промышленная применимость" по действующему законодательству.The given example proves that the claimed utility model meets the requirement of "industrial applicability" under applicable law.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008104096/22U RU80073U1 (en) | 2008-02-04 | 2008-02-04 | TUNABLE TWO-WAVE WITH FOLDING CO2 LASER RESONATOR |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008104096/22U RU80073U1 (en) | 2008-02-04 | 2008-02-04 | TUNABLE TWO-WAVE WITH FOLDING CO2 LASER RESONATOR |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU80073U1 true RU80073U1 (en) | 2009-01-20 |
Family
ID=40376572
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008104096/22U RU80073U1 (en) | 2008-02-04 | 2008-02-04 | TUNABLE TWO-WAVE WITH FOLDING CO2 LASER RESONATOR |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU80073U1 (en) |
-
2008
- 2008-02-04 RU RU2008104096/22U patent/RU80073U1/en active
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5970082A (en) | Very narrow band laser | |
| US6856638B2 (en) | Resonator arrangement for bandwidth control | |
| JP5530067B2 (en) | Bandwidth management of high power high pulse repetition rate gas discharge laser system | |
| JP5157004B2 (en) | Method for adjusting spectral width of narrow-band laser | |
| US6577665B2 (en) | Molecular fluorine laser | |
| US10916910B2 (en) | Line narrowing module | |
| US4556979A (en) | Piezoelectrically tuned short cavity dye laser | |
| US8989224B2 (en) | Apparatus for femtosecond laser optically pumped by laser diode pumping module | |
| EP0992092B1 (en) | Very narrow band laser with unstable resonance cavity | |
| Fermigier et al. | Self-aligned external-cavity semiconductor lasers for high resolution spectroscopy | |
| US6426966B1 (en) | Molecular fluorine (F2) laser with narrow spectral linewidth | |
| RU80073U1 (en) | TUNABLE TWO-WAVE WITH FOLDING CO2 LASER RESONATOR | |
| US7970024B2 (en) | Tunable diode laser system with external resonator | |
| Lazar et al. | The design of a compact and tunable extended-cavity semiconductor laser | |
| US20050243875A1 (en) | Piezoelectric-tuned external cavity laser | |
| RU2279166C1 (en) | Double-mode tunable carbon dioxide laser | |
| RU2284618C1 (en) | Double-wave and double-channel tunable carbon dioxide laser with folding resonator | |
| Rawat et al. | Technology and engineering aspects of high power pulsed single longitudinal mode dye lasers | |
| RU185425U1 (en) | TUNABLE LASER | |
| RU2244368C1 (en) | Tunable laser | |
| RU60795U1 (en) | TUNABLE LASER | |
| JP7288666B2 (en) | Cavity length adjustment device | |
| JP6737877B2 (en) | Laser equipment | |
| Sommers | Performance of injection lasers with external gratings | |
| Szonert et al. | Simple three-stage frequency-stabilized diode laser system using injection-locking and tapered amplifier |