Оптический параметрический генератор

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 оптического параметрического генератора (ОПГ).

Сущность полезной модели заключается в том, что в ОПГ, содержащем корпус, имеющий сквозную внутреннюю круглую прямую цилиндрическую полость, образующие оптический резонатор два плоских зеркала, и нелинейный кристалл в оправе, установленный в оптическом резонаторе в указанной полости корпуса, корпус выполнен с двумя плоскими поверхностями, параллельными друг другу и перпендикулярными продольной оси сквозной внутренней круглой прямой цилиндрической полости корпуса, к которым прикреплены плоские зеркала.

2 Илл.

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

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 LiNbO₃.

Излучение накачки лазера с длиной волны излучения , равной 1,064 мкм, фокусируется линзой на нелинейном кристалле ниобата лития. Плоское и сферическое (радиус кривизны R=50 мм) зеркала резонатора параметрического генератора расположены вне резонатора лазера накачки, пропускают излучение накачки с =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 =2,1 мкм с коэффициентом преобразования 8% от мощности излучения накачки.

Недостатком этого ПГС является лабораторная конструкция, при которой зеркала, линза и кристалл размещаются на отдельных держателях, что не позволяет перемещать ПГС как единое целое (при перемещении каждый раз приходится юстировать ПГС).

Более удобную для использования конструкцию имеет оптический параметрический генератор (ОПГ) [2], являющийся наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату и выбранный в качестве прототипа.

ОПГ содержит корпус, с размещенными в нем двумя оправами с плоскими зеркалами, образующими оптический резонатор, и оправой с нелинейным кристаллом, в качестве которого используется кристалл КТР, установленным в резонаторе между плоскими зеркалами.

Для обеспечения параллельности плоских зеркал ОПГ снабжен юстировочными элементами, позволяющими поворачивать каждую оправу с зеркалом в корпусе и фиксировать каждую оправу с зеркалом в корпусе посредством кольца с внешней резьбой.

В корпусе имеется сквозная внутренняя круглая прямая цилиндрическая полость для оправы с нелинейным кристаллом.

Оправа с нелинейным кристаллом выполнена в виде круглого прямого цилиндра, в вырезе которого устанавливается нелинейный кристалл КТР в форме прямоугольного параллелепипеда, и установлена в сквозной внутренней круглой прямой цилиндрической полости в корпусе с возможностью поворота вокруг продольной оси.

Недостатком этого ОПГ является усложненная конструкция из-за наличия оправы и юстировочных элементов для каждого плоского зеркала.

Задачей настоящей полезной модели является упрощение конструкции ОПГ.

Сущность полезной модели заключается в том, что в оптическом параметрическом генераторе, содержащем корпус, имеющий сквозную внутреннюю круглую прямую цилиндрическую полость, образующие оптический резонатор два плоских зеркала и нелинейный кристалл в оправе, установленный в оптическом резонаторе в указанной полости корпуса, в отличие от прототипа, корпус выполнен с двумя плоскими поверхностями, параллельными друг другу и перпендикулярными продольной оси сквозной внутренней круглой прямой цилиндрической полости корпуса, к которым прикреплены плоские зеркала.

Выполнение корпуса с двумя плоскими поверхностями, параллельными друг другу и перпендикулярными продольной оси сквозной внутренней круглой прямой цилиндрической полости корпуса, к которым прикреплены плоские зеркала, позволяет обеспечить для плоских зеркал резонатора как параллельное расположение друг другу, так и их перпендикулярное расположение продольной оси сквозной внутренней круглой прямой цилиндрической полости корпуса, что исключает наличие оправ и юстировочных элементов зеркал, и в связи с этим упрощает конструкцию ОПГ.

Полезная модель поясняется чертежами.

На фигуре 1 представлен ОПГ - вид спереди в разрезе плоскостью симметрии, проходящей через продольную ось ОПГ.

На фигуре 2 представлен корпус ОПГ - вид слева в разрезе плоскостью, проходящей через середину корпуса.

ОПГ содержит (фиг.1) корпус 1, образующие оптический резонатор два плоских зеркала 2 и 3, и установленный в резонаторе между плоскими зеркалами 2 и 3 нелинейный кристалл 4 в оправе 5.

Корпус 1 (фиг.1) имеет сквозную внутреннюю круглую прямую цилиндрическую полость 6, в которой размещена оправа 5 с нелинейным кристаллом 4, и две плоские поверхности 7 и 8, параллельные друг другу и перпендикулярные продольной оси сквозной внутренней круглой прямой цилиндрической полости 6.

Плоские зеркала 2 и 3 (фиг.1) изготовлены из кварцевого стекла KB и прикреплены к плоским поверхностям 7 и 8 корпуса 1.

На основания зеркал нанесены интерференционные отражающие покрытия. Зеркало 2 выполнено пропускающим излучение накачки и отражающим выходное излучение ОПГ. Зеркало 3 выполнено выходным для излучения ОПГ и отражающим излучение накачки.

Оправа 5 с нелинейным кристаллом 4 (фиг.1, 2) выполнена в виде круглого прямого цилиндра, в котором выполнен соосный прямоугольный продольный вырез, в котором устанавливается и приклеивается (клеевой шов 9) нелинейный кристалл 4 в форме прямоугольного параллелепипеда. В качестве нелинейного кристалла 4 используется кристалл КТР. Рабочие грани нелинейного кристалла КТР 4 вырезаны перпендикулярно направлению синхронизма для генерации излучения ОПГ, отполированы, и выполнены параллельными друг другу с допуском 10.

Нелинейный кристалл 4 установлен и зафиксирован в прямоугольном продольном вырезе оправы 5 таким образом, что его рабочие грани перпендикулярны продольной оси круглого прямого цилиндра оправы 5.

При этом оправа 5 с нелинейным кристаллом 4 установлена в сквозной внутренней круглой прямой цилиндрической полости 6 в корпусе 1 с возможностью поворота вокруг продольной оси указанной полости 6 и фиксируется в определенном положении клеевым соединением (не показано).

ОПГ работает следующим образом.

Корпус 1 ОПГ (фиг.1) с плоскими параллельными зеркалами 2 и 3 и оправой 5 с нелинейным кристаллом 4 вставлен в специальную полость корпуса излучателя (на чертеже не показан) лазера накачки, расположенную таким образом, что продольная ось ОПГ устанавливается вдоль оси резонатора лазера накачки.

Поворотом вокруг продольной оси корпуса 1 оправы 5 с нелинейным кристаллом 4 достигается необходимая взаимная ориентация поляризации излучения лазера накачки и осей индикатрисы показателей преломления нелинейного кристалла 4. Указанное положение фиксируется клеевым соединением корпуса 1 и корпуса излучателя (на чертеже не показано).

ОПГ используется с накачкой излучением лазера с длиной волны =1,06 мкм. При этом излучение накачки проходит через плоское зеркало 2 на нелинейный кристалл 4 из КТР, в котором параметрически генерируется излучение с длиной волны ~1,58 мкм. Часть излучения накачки, прошедшая через нелинейный кристалл 4, отражается от плоского зеркала 3 в нелинейный кристалл 4, участвуя в параметрической генерации излучения с длиной волны ~1,58 мкм, и далее проходит в резонатор лазера накачки, участвуя в генерации излучения накачки. Излучение с длиной волны ~1,58 мкм параметрически генерируется в нелинейном кристалле 4, усиливается в резонаторе из плоских зеркал 2 и 3, и выходит из ОПГ через плоское зеркало 3.

Таким образом, обеспечивается упрощение конструкции ОПГ.

Источники информации.

1 Рябов С.Г., Торопкин Г.Н., Усольцев И.Ф. Приборы квантовой электроники. - М. Советское радио, 1976. - С.263-265.

2 Патент РБ BY 3643, МПК G01F 1/00, H01S 3/10. Опубликовано в БПМ 30.06.2007 г. - Прототип.

Оптический параметрический генератор, содержащий корпус, имеющий сквозную внутреннюю круглую прямую цилиндрическую полость, образующие оптический резонатор два плоских зеркала, и нелинейный кристалл в оправе, установленный в оптическом резонаторе в указанной полости корпуса, отличающийся тем, что корпус выполнен с двумя плоскими поверхностями, параллельными друг другу и перпендикулярными продольной оси сквозной внутренней круглой прямой цилиндрической полости корпуса, к которым прикреплены плоские зеркала.