RU95908U1

RU95908U1 - LASER WITH OPTICAL PARAMETRIC GENERATOR

Info

Publication number: RU95908U1
Application number: RU2009147403/22U
Authority: RU
Inventors: Артур Альбертович Войцехович; Игорь Виталевич Сычев; Андрей Сергеевич Красковский; Сергей Борисович Литвяков; Юрий Тимофеевич Михайлов; Владимир Васильевич Руховец; Сергей Николаевич Титовец
Original assignee: Открытое Акционерное Общество "Пеленг"
Priority date: 2009-01-09
Filing date: 2009-12-21
Publication date: 2010-07-10

Abstract

1. Лазер с оптическим параметрическим генератором, включающий оптически связанные активный элемент, помещенный в лазерный резонатор, образованный глухим сферическим зеркалом и выходным зеркалом, внутреннее зеркало, установленное между активным элементом и выходным зеркалом и образующее с выходным зеркалом вторичный внутренний резонатор, с расположенным в нем нелинейным кристаллом, и поляризатор, установленный между внутренним и глухим сферическим зеркалами и выполненный в виде прозрачной пластины с плоскопараллельными рабочими гранями, расположенными так, что нормаль к ним составляет с оптической осью лазерного резонатора угол, близкий к углу Брюстера, выходное и внутреннее зеркала выполнены плоскими, коэффициент отражения выходного зеркала для выходного излучения оптического параметрического генератора находится в пределах от 0,1 до 0,8, отличающийся тем, что активный элемент изготовлен из анизотропного кристалла, и установлен таким образом, что одна из главных осей эллипса, образованного сечением эллипсоида показателей преломления активного элемента плоскостью, перпендикулярной оптической оси лазерного резонатора, параллельна плоскости, проведенной через нормаль к плоскопараллельным рабочим граням поляризатора и оптическую ось лазерного резонатора, а внутреннее зеркало имеет близкий к 1 коэффициент отражения выходного излучения оптического параметрического генератора. ! 2. Лазер с оптическим параметрическим генератором по п.1, отличающийся тем, что в качестве анизотропного кристалла используется двухосный кристалл КГВ, легированный неодимом. 1. A laser with an optical parametric generator, including an optically coupled active element placed in a laser resonator formed by a deaf spherical mirror and an output mirror, an internal mirror mounted between the active element and the output mirror and forming a secondary internal resonator with the output mirror, with it located nonlinear crystal, and a polarizer mounted between the inner and dull spherical mirrors and made in the form of a transparent plate with plane-parallel working graphs arranged so that the normal to them makes an angle close to the Brewster angle with the optical axis of the laser cavity, the output and internal mirrors are flat, the reflection coefficient of the output mirror for the output radiation of the optical parametric generator is in the range from 0.1 to 0.8 characterized in that the active element is made of an anisotropic crystal, and is installed in such a way that one of the main axes of the ellipse formed by the cross section of the refractive index of the active element by the plane perpendicular to the optical axis of the laser resonator, parallel to the plane drawn through the normal to the plane-parallel working faces of the polarizer and the optical axis of the laser resonator, and the internal mirror has a reflection coefficient of the output radiation of the optical parametric generator that is close to 1. ! 2. A laser with an optical parametric generator according to claim 1, characterized in that a biaxial neodymium-doped KGW crystal is used as an anisotropic crystal.

Description

Полезная модель относится к оптическому приборостроению, в частности к устройствам для параметрической генерации излучения, и может быть использована для создания источников 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 directional radiation.

Известен лазер с внутрирезонаторным оптическим параметрическим генератором (ОПГ) [1], включающий образованный глухим сферическим зеркалом и выходным зеркалом лазерный резонатор, в котором установлены оптически связанные активный элемент, внутреннее зеркало, образующее с выходным зеркалом вторичный внутренний резонатор, нелинейный кристалл КТР (титанила фосфата калия или КТiOРO₄), расположенный во вторичном внутреннем резонаторе, поляризатор, установленный между внутренним и глухим сферическим зеркалами, лазерный затвор, призменную поворотную систему, установленную между активным элементом и поляризатором.A known laser with an intracavity optical parametric generator (OPG) [1], comprising a laser resonator formed by a blind spherical mirror and an output mirror, in which an optically coupled active element, an internal mirror, forming a secondary internal resonator, and a nonlinear KTP (titanium phosphate) crystal are formed with an output mirror potassium or КТiОРО ₄ ) located in the secondary internal resonator, a polarizer mounted between the inner and blind spherical mirrors, a laser shutter, a prism a gate system installed between the active element and the polarizer.

При этом выходное зеркало ОПГ имеет коэффициент отражения выходного излучения ОПГ в пределах от 0,4 до 0,8.In this case, the OPG output mirror has a reflection coefficient of the OPG output radiation in the range from 0.4 to 0.8.

В этой схеме резонатор ОПГ находится внутри резонатора лазера: выходное зеркало ОПГ отражает обратно излучение лазера, а внутреннее зеркало, образующее с выходным зеркалом ОПГ вторичный внутренний резонатор, служит глухим зеркалом ОПГ и пропускает излучение лазера. Излучение лазера заперто в резонаторе лазера, включающем резонатор ОПГ, и внутри этого резонатора достигаются высокие плотности мощности в области резонатора ОПГ, что позволяет получить достаточно высокую эффективность преобразования излучения лазера в выходное излучение ОПГ, и соответственно, повышает эффективность преобразования электрической энергии накачки лазера в выходное излучение ОПГ.In this scheme, the OPG resonator is located inside the laser resonator: the OPG output mirror reflects back the laser radiation, and the internal mirror, which forms the secondary internal resonator with the OPG output mirror, serves as a blank OPG mirror and transmits laser radiation. The laser radiation is locked in the laser resonator including the OPG resonator, and inside this resonator high power densities are achieved in the region of the OPG resonator, which allows a sufficiently high conversion efficiency of the laser radiation to the OPG output radiation and, accordingly, increases the efficiency of converting the laser pump electric energy into the output OCG radiation.

Однако, наличие призменной поворотной системы в лазерном резонаторе усложняет конструкцию лазера, а также вносит дополнительные потери излучения на отражение и не позволяет добиться максимально высокой эффективности преобразования электрической энергии накачки лазера в выходное излучение ОПГ.However, the presence of a prism rotary system in the laser cavity complicates the design of the laser, and also introduces additional radiation losses due to reflection and does not allow to achieve the highest possible conversion efficiency of the laser pump electric energy into the output radiation of the OPG.

Более высокую эффективность преобразования имеет лазер с внутрирезонаторным ОПГ [2], являющийся наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату и выбранный в качестве прототипа.A higher conversion efficiency has a laser with intracavity OPG [2], which is the closest in technical essence and the achieved result and selected as a prototype.

Лазер с ОПГ [2] включает оптически связанные активный элемент, помещенный в лазерный резонатор, образованный глухим сферическим зеркалом и выходным зеркалом, внутреннее зеркало, установленное между активным элементом и выходным зеркалом и образующее с выходным зеркалом вторичный внутренний резонатор, с расположенным в нем нелинейным кристаллом, и поляризатор, установленный между внутренним и глухим сферическим зеркалами и выполненный в виде прозрачной пластины с плоскопараллельными рабочими гранями, расположенными так, что нормаль к ним составляет с оптической осью лазерного резонатора угол, близкий к углу Брюстера.A laser with an OPG [2] includes an optically coupled active element placed in a laser resonator formed by a blind spherical mirror and an output mirror, an internal mirror mounted between the active element and the output mirror and forming a secondary internal resonator with an output mirror with a nonlinear crystal located in it and a polarizer mounted between the inner and blind spherical mirrors and made in the form of a transparent plate with plane-parallel working faces located so that the normal to it is with the optical axis of the laser cavity an angle close to the Brewster angle.

Выходное и внутреннее зеркала указанного лазера с ОПГ выполнены плоскими, а коэффициент отражения выходного зеркала для выходного излучения оптического параметрического генератора находится в пределах от 0,1 до 0,8.The output and internal mirrors of the specified laser with an OCG are made flat, and the reflection coefficient of the output mirror for the output radiation of the optical parametric generator is in the range from 0.1 to 0.8.

Однако описанный лазер с ОПГ позволяет получать высокую эффективность преобразования только при применении изотропных активных элементов. При использовании анизотропного активного элемента эффективность преобразования излучения лазера в выходное излучение ОПГ будет существенно снижаться из-за случайной установки ориентации плоскости поляризации излучения активным элементом и соответственным наличием поляризационных потерь излучения лазера.However, the described laser with OPG allows one to obtain high conversion efficiency only when using isotropic active elements. When using an anisotropic active element, the conversion efficiency of the laser radiation into the output radiation of the OPG will be significantly reduced due to the random orientation of the plane of polarization of the radiation by the active element and the corresponding presence of polarization losses of the laser radiation.

Задачей полезной модели является повышение эффективности лазера с ОПГ при использовании анизотропного активного элемента.The objective of the utility model is to increase the efficiency of an OCG laser using an anisotropic active element.

Сущность полезной модели заключается в том, что в лазере с оптическим параметрическим генератором, включающем оптически связанные активный элемент, помещенный в лазерный резонатор, образованный глухим сферическим зеркалом и выходным зеркалом, внутреннее зеркало, установленное между активным элементом и выходным зеркалом и образующее с выходным зеркалом вторичный внутренний резонатор, с расположенным в нем нелинейным кристаллом, и поляризатор, установленный между внутренним и глухим сферическим зеркалами и выполненный в виде прозрачной пластины с плоскопараллельными рабочими гранями, расположенными так, что нормаль к ним составляет с оптической осью лазерного резонатора угол, близкий к углу Брюстера, выходное и внутреннее зеркала выполнены плоскими, коэффициент отражения выходного зеркала для выходного излучения оптического параметрического генератора находится в пределах от 0,1 до 0,8, в отличие от прототипа активный элемент изготовлен из анизотропного кристалла, и установлен таким образом, что одна из главных осей эллипса, полученного сечением эллипсоида показателей преломления активного элемента плоскостью, перпендикулярной оптической оси лазерного резонатора, параллельна плоскости, проведенной через нормаль к плоскопараллельным рабочим граням поляризатора и оптическую ось лазерного резонатора, а внутреннее зеркало имеет близкий к 1 коэффициент отражения выходного излучения оптического параметрического генератора.The essence of the utility model is that in a laser with an optical parametric generator, including an optically coupled active element, placed in a laser resonator formed by a blind spherical mirror and an output mirror, an internal mirror mounted between the active element and the output mirror and forms a secondary mirror with the output mirror an internal resonator, with a nonlinear crystal located in it, and a polarizer mounted between the inner and blind spherical mirrors and made in the form of a transparent plate with plane-parallel working faces arranged so that the normal to them makes an angle close to the Brewster angle with the optical axis of the laser cavity, the output and internal mirrors are made flat, the reflection coefficient of the output mirror for the output radiation of the optical parametric generator is in the range from 0, 1 to 0.8, unlike the prototype, the active element is made of an anisotropic crystal, and is set so that one of the main axes of the ellipse obtained by the cross section of the ellipsoid shows the refractive index of the active element by a plane perpendicular to the optical axis of the laser resonator is parallel to the plane drawn through the normal to the plane-parallel working faces of the polarizer and the optical axis of the laser resonator, and the internal mirror has a reflection coefficient of the output radiation of the optical parametric generator that is close to 1.

В частности, в качестве анизотропного кристалла возможно использование активного элемента из анизотропного двухосного кристалла КГВ, легированного неодимом.In particular, as an anisotropic crystal, it is possible to use an active element from an anisotropic biaxial crystal of the HBW, doped with neodymium.

Изготовление активного элемента из анизотропного кристалла и установка его таким образом, что одна из главных осей эллипса, полученного сечением эллипсоида показателей преломления активного элемента плоскостью, перпендикулярной оптической оси лазерного резонатора, параллельна плоскости, проведенной через нормаль к плоскопараллельным рабочим граням поляризатора и оптическую ось лазерного резонатора, позволяет установить параллельно друг другу плоскость поляризации излучения поляризатором и плоскость поляризации излучения лазера, распространяющегося в анизотропном активном элементе, и таким образом исключить поляризационные потери излучения лазера, что способствует повышению эффективности генерации излучения лазера, и соответственно, способствует повышению эффективности лазера с ОПГ.The manufacture of the active element from an anisotropic crystal and its installation in such a way that one of the main axes of the ellipse obtained by the cross section of the refractive index of the active element by a plane perpendicular to the optical axis of the laser resonator is parallel to the plane drawn through the normal to the plane-parallel working faces of the polarizer and the optical axis of the laser resonator , allows you to set parallel to each other the plane of polarization of the radiation by the polarizer and the plane of polarization of the laser radiation propagating in the anisotropic active element, and thus eliminate the polarization loss of the laser radiation, which contributes to an increase in the efficiency of laser radiation generation, and, accordingly, helps to increase the efficiency of the laser with OPG.

Наличие у внутреннего зеркала лазера с ОПГ коэффициента отражения выходного излучения ОПГ, близкого к 1, способствует получению высокой эффективности преобразования излучения лазера в выходное излучение ОПГ.The presence of a reflection coefficient of the output radiation of the OPG close to 1 in the internal mirror of the laser with the OPG contributes to obtaining a high conversion efficiency of the laser radiation into the output radiation of the OPG.

Возможное использование активного элемента из анизотропного двухосного кристалла КГВ (KGd(WO₄)₂ - калий-гадолиниевый вольфрамат), легированного неодимом, позволяет получить эффективную генерацию излучения (с длиной волны λ=1,067 мкм) лазера при небольшой электрической энергии накачки.The possible use of an active element from an anisotropic biaxial crystal of KGV (KGd (WO ₄ ) ₂ - potassium-gadolinium tungstate) doped with neodymium makes it possible to obtain efficient generation of radiation (with a wavelength λ = 1.067 μm) of the laser with a small electric pump energy.

Полезная модель поясняется рисунком.The utility model is illustrated in the figure.

На фигуре представлена оптическая схема лазера с ОПГ.The figure shows an optical diagram of a laser with an OCG.

Лазер с ОПГ включает лазерный резонатор, образованный глухим сферическим зеркалом 1 и выходным зеркалом 2, в котором установлены оптически связанные активный элемент 3, внутреннее зеркало 4, установленное между активным элементом 3 и выходным зеркалом 2 и образующее с выходным зеркалом 2 вторичный внутренний резонатор, поляризатор 5, установленный между внутренним зеркалом 4 и глухим сферическим зеркалом 1, нелинейный кристалл КТР 6, расположенный во вторичном внутреннем резонаторе, и затвор 7 для модуляции добротности лазера, установленный между глухим сферическим зеркалом 1 и поляризатором 5.The laser with an OCG includes a laser resonator formed by a blind spherical mirror 1 and an output mirror 2, in which optically coupled active element 3, an internal mirror 4 mounted between the active element 3 and the output mirror 2 and forming a secondary internal resonator, and a polarizer are formed with the output mirror 2 5, installed between the inner mirror 4 and the blind spherical mirror 1, a KTP 6 nonlinear crystal located in the secondary internal resonator, and a shutter 7 for modulating the laser Q factor, mounted ezhdu hollow spherical mirror 1 and the polarizer 5.

Глухое сферическое зеркало 1 имеет коэффициент отражения ρ>0, 99 для излучения лазера в области длин волн λ~1,06 мкм и радиус 2500 мм.The blind spherical mirror 1 has a reflection coefficient ρ> 0.99 for laser radiation in the wavelength region λ ~ 1.06 μm and a radius of 2500 mm.

Выходное зеркало 2 изготовлено из кварцевого стекла КИ или KB в виде плоского зеркала и имеет близкий к 1 коэффициент отражения р для излучения лазера с λ~1,06 мкм (ρ>0, 99). При этом выходное зеркало 2 имеет коэффициент отражения ρ=0,6 для выходного излучения ОПГ с λ~1,58 мкм, и соответственно, частично пропускает выходное излучение ОПГ.The output mirror 2 is made of KI or KB quartz glass in the form of a flat mirror and has a reflection coefficient p close to 1 for laser radiation with λ ~ 1.06 μm (ρ> 0.99). In this case, the output mirror 2 has a reflection coefficient ρ = 0.6 for the output radiation of the OPG with λ ~ 1.58 μm, and, accordingly, partially passes the output radiation of the OPG.

Активный элемент 3 изготовлен в виде цилиндра ⌀4×50 мм из анизотропного двухосного кристалла КГВ, легированного неодимом, и позволяет получить длину волны излучения лазера λ=1,067 мкм. Цилиндрический активный элемент 3 изготовлен так, что его продольная ось направлена вдоль одной из осей индикатрисы показателей преломления кристалла КГВ. При юстировке лазера активный элемент 3 устанавливается так, что его продольная ось направляется вдоль оптической оси лазерного резонатора.The active element 3 is made in the form of a ⌀4 × 50 mm cylinder from an anisotropic biaxial crystal of the KGW doped with neodymium and allows one to obtain the laser radiation wavelength λ = 1,067 μm. The cylindrical active element 3 is made so that its longitudinal axis is directed along one of the axes of the indicatrix of the refractive indices of the KGV crystal. When aligning the laser, the active element 3 is set so that its longitudinal axis is directed along the optical axis of the laser resonator.

Поворотом вокруг продольной оси анизотропный активный элемент 3 устанавливается таким образом, что одна из главных осей эллипса, полученного сечением эллипсоида показателей преломления активного элемента 3 плоскостью, перпендикулярной оптической оси лазерного резонатора, параллельна плоскости, проведенной через нормаль к плоскопараллельным рабочим граням поляризатора 5 и оптическую ось лазерного резонатора.By turning around the longitudinal axis, the anisotropic active element 3 is set so that one of the main axes of the ellipse obtained by the cross section of the refractive index of the active element 3 by a plane perpendicular to the optical axis of the laser resonator is parallel to the plane drawn through the normal to the plane-parallel working faces of the polarizer 5 and the optical axis laser resonator.

Направления главных осей указанного эллипса и направление распространения излучения определяют плоскости поляризации излучения, распространяющегося в анизотропном активном элементе вдоль его продольной оси.The directions of the main axes of the specified ellipse and the direction of radiation propagation determine the plane of polarization of the radiation propagating in the anisotropic active element along its longitudinal axis.

Для активного элемента из анизотропного двухосного кристалла КГВ плоскость поляризации излучения возможно определить по минимальной интенсивности света, проходящего через активный элемент, установленный между скрещенными поляризаторами, плоскости поляризации которых выставлены под углом 90° друг к другу.For an active element from an anisotropic biaxial crystal of the GBW, the plane of polarization of radiation can be determined by the minimum intensity of light passing through the active element installed between crossed polarizers, the plane of polarization of which is set at an angle of 90 ° to each other.

Поворотом вокруг продольной оси плоскость поляризации излучения активным элементом из КГВ выставлена параллельна плоскости, проведенной через нормаль к плоскопараллельным рабочим граням поляризатора 5 и оптическую ось лазерного резонатора.By rotating around the longitudinal axis, the plane of polarization of the radiation by the active element from the GBS is set parallel to the plane drawn through the normal to the plane-parallel working faces of the polarizer 5 and the optical axis of the laser resonator.

Внутреннее зеркало 4 изготовлено из кварцевого стекла КИ или KB, выполнено плоским и образует с выходным зеркалом 2 вторичный внутренний резонатор. Внутреннее зеркало 4 пропускает излучение лазера с длиной волны λ~1,06 мкм и имеет близкий к 1 коэффициент отражения выходного излучения ОПГ в области длин волн λ~1,58 мкм.The inner mirror 4 is made of quartz glass KI or KB, made flat and forms with the output mirror 2 a secondary internal resonator. The inner mirror 4 transmits laser radiation with a wavelength of λ ~ 1.06 μm and has a reflection coefficient of OPG output radiation close to 1 in the wavelength region of λ ~ 1.58 μm.

Поляризатор 5 выполнен в виде тонкой прозрачной пластины из стекла К8 с плоскопараллельными рабочими гранями и установлен между внутренним 4 и глухим 1 сферическим зеркалами. В лазерном резонаторе поляризатор 5 расположен таким образом, что нормаль к его плоскопараллельным рабочим граням составляет с оптической осью лазерного резонатора угол, близкий к углу Брюстера.The polarizer 5 is made in the form of a thin transparent plate made of K8 glass with plane-parallel working faces and is installed between the inner 4 and blind 1 spherical mirrors. In the laser resonator, the polarizer 5 is positioned so that the normal to its plane-parallel working faces makes an angle close to the Brewster angle with the optical axis of the laser resonator.

На одну плоскопараллельную рабочую грань поляризатора 5 нанесено поляризующее интерференционное покрытие В.006+ по ОСТ3-1901-95, имеющее для излучения с длиной волны λ~1,06 мкм при установке поляризатора 5 таким образом, что нормаль к плоскопараллельным рабочим граням его составляет с оптической осью лазерного резонатора угол, близкий к углу Брюстера, коэффициент пропускания τ_р>99% при расположении электрического вектора излучения в плоскости падения, и коэффициент пропускания τ_s<1% при расположении электрического вектора излучения перпендикулярно плоскости падения.Polarizing interference coating B.006 + according to OST3-1901-95 is applied to one plane-parallel working face of polarizer 5, having for radiation with a wavelength of λ ~ 1.06 μm when installing polarizer 5 so that it is normal to plane-parallel working faces with the optical axis of the laser resonator has an angle close to the Brewster angle, the transmittance τ _p > 99% when the electric vector of radiation is located in the plane of incidence, and the transmittance τ _s <1% when the electric vector of radiation is perpendicular Plane to the plane of incidence.

Во вторичном внутреннем резонаторе между выходным 2 и внутренним зеркалом 4 установлен нелинейный кристалл 6, изготовленный из двухосного кристалла КТР, плоскопараллельные рабочие грани которого выполнены перпендикулярными главной оси Х индикатрисы показателей преломления кристалла КТР с точностью ±30'. Во вторичном внутреннем резонаторе лазера с ОПГ кристалл КТР 6 расположен так, что указанная ось Х направлена вдоль оптической оси резонатора, вдоль которой на кристалл КТР 6 направлено поляризованное излучение лазера с длиной волны λ~1,06 мкм, а главная ось Z индикатрисы показателей преломления нелинейного кристалла 6 направлена параллельно плоскопараллельным рабочим граням поляризатора 5.In the secondary internal resonator, between the output 2 and the internal mirror 4, a nonlinear crystal 6 is installed, made of a biaxial KTP crystal, the plane-parallel working faces of which are made perpendicular to the principal axis X of the indicatrix of the refractive indices of the KTP crystal with an accuracy of ± 30 '. In the secondary internal cavity of the OPG laser, the KTP 6 crystal is positioned so that the indicated X axis is directed along the optical axis of the resonator, along which polarized laser radiation with a wavelength of λ ~ 1.06 μm is directed to the KTP 6 crystal, and the main axis Z is the refractive index indicatrix nonlinear crystal 6 is directed parallel to the plane-parallel working faces of the polarizer 5.

В этой схеме электрический вектор Е линейно поляризованного излучения лазера с длиной волны λ~1,06 мкм находится в плоскости падения излучения (расположенной на фиг.1 в плоскости чертежа) на плоскопараллельные рабочие грани поляризатора 5, и соответственно, перпендикулярен главной оси Z (расположенной на рисунке перпендикулярно плоскости чертежа) индикатрисы показателей преломления кристалла КТР 6.In this scheme, the electric vector E of linearly polarized laser radiation with a wavelength of λ ~ 1.06 μm is in the plane of radiation incidence (located in FIG. 1 in the plane of the drawing) on the plane-parallel working faces of the polarizer 5, and, accordingly, is perpendicular to the main axis Z (located in the figure perpendicular to the plane of the drawing) the indicatrix of the refractive indices of the KTP 6 crystal.

Указанная взаимная ориентация главных осей индикатрисы показателей преломления нелинейного кристалла 6 и направления распространения излучения лазера с длиной волны λ~1,06 мкм приводит к тому, что полярный угол θ между главной осью Z индикатрисы показателей преломления нелинейного кристалла 6 и направлением распространения излучения лазера с длиной волны λ~1,06 мкм равен 90°, а угол φ между главной осью Х индикатрисы показателей преломления нелинейного кристалла КТР 6 и проекцией направления распространения излучения лазера с длиной волны λ~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 лазерного излучения с длиной волны λ~1,06 мкм в выходное излучение ОПГ (с длиной волны λ~1,58 мкм) за счет обеспечения 90° (некритичного) фазового синхронизма при взаимодействии типа o_р→o_se_i или o_р→e_so_i.The indicated mutual orientation of the principal axes of the indicatrix of the refractive indices of the nonlinear crystal 6 and the propagation direction of laser radiation with a wavelength of λ ~ 1.06 μm leads to the fact that the polar angle θ between the principal axis Z of the indicatrix of the refractive indices of the nonlinear crystal 6 and the propagation direction of the laser radiation with a length wavelength λ ~ 1.06 μm is equal to 90 °, and the angle φ between the principal axis X of the indicatrix of the refractive indices of the KTP 6 nonlinear crystal and the projection of the propagation direction of the laser radiation with a wavelength ~ 1.06 at the XY plane of the principal axes of the indicatrix of the refractive indices 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 laser radiation with a wavelength of λ ~ 1.06 μm into the output radiation of an organized criminal group (with a wavelength of λ ~ 1.58 μm) due to the provision of 90 ° (non-critical) phase matching during interaction of the type o _p → o _s e _i or o _p → e _s o _i .

Затвор 7 предназначен для модуляции добротности лазера и выполнен из лейкосапфира.The shutter 7 is designed to modulate the quality factor of the laser and is made of leucosapphire.

Лазер с ОПГ работает следующим образом.Laser with OPG works as follows.

В резонаторе лазера накачки с активным элементом 3 из анизотропного двухосного кристалла КГВ, легированного неодимом, образованном глухим (для излучения в области длин волн λ~1,06 мкм) сферическим зеркалом 1 и выходным зеркалом 2 (которое является одновременно и выходным для излучения ОПГ с λ~1,58 мкм) генерируется при использовании затвора 7 импульс поляризованного излучения с длиной волны λ~1,06 мкм и длительностью около 10 не. Электрический вектор Е излучения в анизотропном активном элементе 3 из КГВ расположен в плоскости поляризации излучения активным элементом 3. Эта плоскость совпадает с одной из двух плоскостей, проведенных через направление распространения излучения и главные оси эллипса, полученного сечением эллипсоида показателей преломления активного элемента 3 плоскостью, перпендикулярной оптической оси лазерного резонатора.In the cavity of a pump laser with an active element 3 of an anisotropic biaxial KGW crystal doped with neodymium, formed by a deaf (for radiation in the wavelength region λ ~ 1.06 μm) spherical mirror 1 and output mirror 2 (which is simultaneously output for OPG radiation with λ ~ 1.58 μm) is generated when using the shutter 7 pulse of polarized radiation with a wavelength of λ ~ 1.06 μm and a duration of about 10 ns. The electric radiation vector E in the anisotropic active element 3 of the GBW is located in the plane of polarization of the radiation by the active element 3. This plane coincides with one of two planes drawn through the direction of radiation propagation and the main axis of the ellipse obtained by the cross section of the refractive index of the active element 3 by a plane perpendicular optical axis of the laser cavity.

Поворотом вокруг продольной оси плоскость поляризации излучения активным элементом 3 выставляется параллельной плоскости падения излучения на плоскопараллельные рабочие грани поляризатора 5, в связи с чем поляризационные потери излучения в резонаторе лазера с ОПГ минимальны.By turning around the longitudinal axis, the plane of radiation polarization by the active element 3 is set parallel to the plane of radiation incidence on the plane-parallel working faces of the polarizer 5, and therefore the polarization radiation loss in the laser cavity with OPG is minimal.

Поляризованное излучение проходит вдоль оптической оси резонатора лазера с ОПГ через внутреннее зеркало 4 на нелинейный двухосный кристалл КТР 6. В кристалле КТР 6, находящемся во вторичном внутреннем резонаторе, импульсное поляризованное излучение с длиной волны λ~1,06 мкм параметрически преобразовывается в излучение сигнальной волны с длиной волны в области 1,58 мкм и излучение холостой волны с длиной волны в области 3,3 мкм. Излучение сигнальной волны усиливается во вторичном внутреннем резонаторе, составленном из выходного зеркала 2 и внутреннего зеркала 4, с расположенным между ними кристаллом КТР 6, и выходит наружу через выходное зеркало 2.Polarized radiation travels along the optical axis of a laser resonator with an OPG through an internal mirror 4 to a nonlinear biaxial KTP crystal 6. In a KTP crystal 6 located in the secondary internal resonator, pulsed polarized radiation with a wavelength of λ ~ 1.06 μm is parametrically converted to signal wave radiation with a wavelength in the region of 1.58 microns; and idle wave radiation with a wavelength in the region of 3.3 microns. The radiation of the signal wave is amplified in a secondary internal resonator composed of an output mirror 2 and an internal mirror 4, with a KTP 6 crystal located between them, and exits through the output mirror 2.

Наличие резонатора ОПГ внутри резонатора лазера, имеющего зеркала 1 и 2 с коэффициентами отражения излучения лазера, близкими к 1, позволяет получить высокие плотности мощности излучения накачки ОПГ, за счет чего повышается эффективность преобразования излучения лазера в излучение сигнальной волны. Кроме того, многократное отражение излучения сигнальной волны во вторичном внутреннем резонаторе, внутреннее зеркало 4 которого выполнено с близким к 1 коэффициент отражения выходного излучения ОПГ, также позволяет увеличить эффективность преобразования излучения с длиной волны λ~1,06 мкм в излучение с длиной волны в области 1,58 мкм.The presence of an OPG resonator inside a laser resonator having mirrors 1 and 2 with laser radiation reflection coefficients close to 1 allows one to obtain high densities of OPG pump radiation power, thereby increasing the efficiency of conversion of laser radiation into signal wave radiation. In addition, multiple reflection of the signal wave radiation in the secondary internal resonator, the inner mirror 4 of which is made with a reflection coefficient of the OPG output radiation close to 1, also allows to increase the conversion efficiency of radiation with a wavelength of λ ~ 1.06 μm into radiation with a wavelength in the region 1.58 microns.

При электрической энергии импульса накачки лазера с ОПГ, равной 6,4 Дж, энергия импульса излучения с длиной волны в области 1,58 мкм составляет до 25 мДж.When the electric energy of the laser pump pulse with an OPG is 6.4 J, the energy of the radiation pulse with a wavelength in the region of 1.58 μm is up to 25 mJ.

Таким образом, обеспечивается повышение эффективности лазера с ОПГ при использовании анизотропного активного элемента.Thus, an increase in the efficiency of a laser with an OCG is provided when using an anisotropic active element.

Источники информации.Information sources.

1 Патент РФ на полезную модель №23020, МПК Н01S 3/00, опубл. 10.05.2002, БИПМ №13.1 RF patent for utility model No. 23020, IPC Н01S 3/00, publ. 05/10/2002, BIPM No. 13.

2 Патент на ПМ BY №3871 от 30.10.07 г. - Прототип.2 Patent for PM BY No. 3871 dated 10/30/07 - Prototype.

Claims

1. A laser with an optical parametric generator, including an optically coupled active element placed in a laser resonator formed by a deaf spherical mirror and an output mirror, an internal mirror mounted between the active element and the output mirror and forming a secondary internal resonator with the output mirror, with it located nonlinear crystal, and a polarizer mounted between the inner and dull spherical mirrors and made in the form of a transparent plate with plane-parallel working graphs arranged so that the normal to them makes an angle close to the Brewster angle with the optical axis of the laser cavity, the output and internal mirrors are flat, the reflection coefficient of the output mirror for the output radiation of the optical parametric generator is in the range from 0.1 to 0.8 characterized in that the active element is made of an anisotropic crystal, and is installed in such a way that one of the main axes of the ellipse formed by the cross section of the refractive index of the active element by the plane perpendicular to the optical axis of the laser resonator, parallel to the plane drawn through the normal to the plane-parallel working faces of the polarizer and the optical axis of the laser resonator, and the internal mirror has a reflection coefficient of the output radiation of the optical parametric generator that is close to 1.

2. A laser with an optical parametric generator according to claim 1, characterized in that a biaxial neodymium-doped KGW crystal is used as an anisotropic crystal.