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 настоящей полезной модели является упрощение конструкции ОПГ. Сущность полезной модели заключается в том, оптический параметрический генератор, содержащий корпус со сквозной внутренней полостью, включающей круглую прямую цилиндрическую полость и выполненные на ее концах соосные с ней первую и вторую внутренние резьбы, в которой размещены два плоских зеркала, образующие оптический резонатор, в котором расположена оправа с нелинейным кристаллом, установленная в круглой прямой цилиндрической полости корпуса с возможностью поворота, а также два кольца с внешней резьбой, в отличие от прототипа, торцевые поверхности оправы с нелинейным кристаллом выполнены параллельными друг другу и перпендикулярными продольной оси указанной оправы, плоские зеркала установлены в сквозной внутренней полости корпуса таким образом, что одна плоская поверхность каждого плоского зеркала прижата к торцевой поверхности оправы с нелинейным кристаллом посредством кольца с внешней резьбой, при этом первое кольцо с внешней резьбой образует резьбовое соединение с первой внутренней резьбой в корпусе, а второе кольцо с внешней резьбой образует резьбовое соединение со второй внутренней резьбой в корпусе. 5 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.

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, установленный в резонаторе между плоскими зеркалами. Оправы с плоскими зеркалами прижаты к корпусу двумя кольцами с внешней резьбой.

В корпусе имеется сквозная внутренняя полость, включающая в себя круглую прямую цилиндрическую полость, в которой установлена с возможность поворота вокруг продольной оси оправа с нелинейным кристаллом. В корпусе выполнены соосные круглой прямой цилиндрической полости внутренние первая и вторая резьбы для установки колец с внешней резьбой, соответственно.

В корпусе имеются резьбовые отверстия для закрепления винтами оправ с плоскими зеркалами.

Оправа с нелинейным кристаллом выполнена в виде круглого прямого цилиндра, в котором выполнен прямоугольный продольный вырез, в котором устанавливается нелинейный кристалл КТР в форме прямоугольного параллелепипеда.

Оправы с плоскими зеркалами содержат каждая сквозную внутреннюю полость для размещения плоского зеркала и установлены в сквозной внутренней полости корпуса посредством первого и второго кольца с внешней резьбой, образующих резьбовое соединение с первой и второй внутренней резьбой в корпусе, соответственно.

Недостатком этого ОПГ является сложная конструкция из-за наличия юстировочного элемента для каждого зеркала.

Задачей настоящей полезной модели является упрощение конструкции ОПГ.

Сущность полезной модели заключается в том, оптический параметрический генератор, содержащий корпус со сквозной внутренней полостью, включающей круглую прямую цилиндрическую полость и выполненные на ее концах соосные с ней первую и вторую внутренние резьбы, в которой размещены два плоских зеркала, образующие оптический резонатор, в котором расположена оправа с нелинейным кристаллом, установленная в круглой прямой цилиндрической полости корпуса с возможностью поворота, а также два кольца с внешней резьбой, в отличие от прототипа, торцевые поверхности оправы с нелинейным кристаллом выполнены параллельными друг другу и перпендикулярными продольной оси указанной оправы, плоские зеркала установлены в сквозной внутренней полости корпуса таким образом, что одна плоская поверхность каждого плоского зеркала прижата к торцевой поверхности оправы с нелинейным кристаллом посредством кольца с внешней резьбой, при этом первое кольцо с внешней резьбой образует резьбовое соединение с первой внутренней резьбой в корпусе, а второе кольцо с внешней резьбой образует резьбовое соединение со второй внутренней резьбой в корпусе.

Выполнение торцевых поверхностей оправы с нелинейным кристаллом параллельными друг другу и перпендикулярными продольной оси указанной оправы, установка плоских зеркал в сквозной внутренней полости корпуса таким образом, что одна плоская поверхность каждого плоского зеркала прижата к торцевой поверхности оправы с нелинейным кристаллом посредством кольца с внешней резьбой, позволяет, во-первых, установить плоские зеркала в сквозной внутренней полости корпуса без юстировки параллельными друг другу и перпендикулярными продольной оси указанной оправы, во-вторых, прижимать без соприкосновения с корпусом первое и второе кольца, соответственно, до упора в плоскую поверхность как первого, так и второго зеркал, соответственно, что обеспечивает отсутствие оправ и юстировочных элементов зеркал, и в связи с этим упрощение конструкции ОПГ и уменьшение его габаритов.

Полезная модель поясняется рисунками.

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

На фигуре 2 представлен корпус ОПГ - вид спереди в разрезе плоскостью симметрии, проходящей через продольную ось корпуса.

На фигуре 3 представлена оправа с нелинейным кристаллом - вид спереди.

На фигуре 4 представлена оправа с нелинейным кристаллом - вид слева в разрезе А-А (положение плоскости разреза А-А показано на фиг.3).

На фигуре 5 представлено кольцо - вид спереди в разрезе плоскостью симметрии, проходящей через продольную ось кольца.

ОПГ содержит (фиг.1) корпус 1, в котором размещены образующие оптический резонатор два плоских зеркала 2 и 3, и установленный в резонаторе между плоскими зеркалами 2 и 3 нелинейный кристалл 4, в качестве которого используется кристалл КТР, в оправе 5, а также два кольца 6 и 7 с внешней резьбой.

В корпусе 1 (фиг.2) имеется сквозная внутренняя полость 8, включающая в себя круглую прямую цилиндрическую полость 9, и примыкающие к ее торцам и соосные первую и вторую внутренние резьбы 10 и 11, соответственно.

Оправа 5 с нелинейным кристаллом 4 (фиг.3, 4) выполнена в виде круглого прямого цилиндра, торцевые поверхности 12 и 13 которой выполнены параллельными друг другу и перпендикулярными продольной оси оправы 5. Оправа 5 с нелинейным кристаллом 4 имеет прямоугольный продольный вырез, в котором устанавливается нелинейный кристалл КТР 4 в форме прямоугольного параллелепипеда. Рабочие грани нелинейного кристалла КТР 4 вырезаны перпендикулярно направлению синхронизма для генерации излучения ОПГ и отполированы. Оправа 5 с нелинейным кристаллом 4 имеет внешнюю боковую поверхность, включающую часть круглой прямой цилиндрической поверхности 14, имеющей диаметр меньший или равный диаметру круглой прямой цилиндрической полости 9 корпуса 1. При этом оправа 5 с нелинейным кристаллом 4 установлена в круглой прямой цилиндрической полости 9 корпуса 1 с возможностью поворота вокруг продольной оси круглой прямой цилиндрической поверхности 9 и может фиксироваться в определенном положении.

Плоские зеркала 2 и 3 (фиг.1) установлены в сквозной внутренней полости 8 корпуса 1 таким образом, что одна плоская поверхность каждого из плоских зеркал 2 и 3 прижата к торцевой поверхности 12 и 13 оправы 5 с нелинейным кристаллом 4 посредством первого 6 и второго 7 кольца с внешней резьбой, при этом первое кольцо 6 с внешней резьбой образует резьбовое соединение с первой внутренней резьбой 10 в корпусе 1, а второе кольцо 7 с внешней резьбой образует резьбовое соединение со второй внутренней резьбой 11 в корпусе 1.

Плоские зеркала 2 и 3 изготовлены из кварцевого стекла КВ. На одном основании зеркала нанесено интерференционное отражающее покрытие, а на втором просветляющее покрытие. Зеркало 2 пропускает излучение накачки и отражает выходное излучение ОПГ. Зеркало 3 служит выходным для излучения ОПГ и отражает обратно излучение накачки.

Первое 6 и второе 7 кольца (фиг.5) имеют внешнюю резьбу 15, образующие резьбовые соединения с внутренними резьбами 10 и 11 (фиг.2) в корпусе 1, соответственно.

ОПГ работает следующим образом.

Корпус 1 ОПГ (фиг.1) с плоскими параллельными зеркалами 2 и 3 и оправой 5 с нелинейным кристаллом 4 вставляется 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.

Плоские зеркала 2 и 3 устанавливаются в сквозной внутренней полости 8 корпуса 1 вплотную к торцевой поверхности 12 и 13 оправы 5 с нелинейным кристаллом 4, соответственно, и прижимаются к торцевой поверхности 12 и 13 оправы 5 посредством первого 6 и второго кольца 7 с внешней резьбой 15.

Корпус 1 ОПГ фиксируется винтами (не показаны) к корпусу излучателя.

ОПГ генерирует выходное излучение с длиной волны ~1,58 мкм при использовании в качестве накачки излучения лазера с длиной волны =1,06 мкм.

Таким образом достигается 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 со сквозной внутренней полостью, включающей круглую прямую цилиндрическую полость и выполненные на ее концах соосные с ней первую и вторую внутренние резьбы, в которой размещены два плоских зеркала, образующие оптический резонатор, в котором расположена оправа с нелинейным кристаллом, установленная в круглой прямой цилиндрической полости корпуса с возможностью поворота, а также два кольца с внешней резьбой, отличающийся тем, что торцевые поверхности оправы с нелинейным кристаллом выполнены параллельными друг другу и перпендикулярными продольной оси указанной оправы, плоские зеркала установлены в сквозной внутренней полости корпуса таким образом, что одна плоская поверхность каждого плоского зеркала прижата к торцевой поверхности оправы с нелинейным кристаллом посредством кольца с внешней резьбой, при этом первое кольцо с внешней резьбой образует резьбовое соединение с первой внутренней резьбой в корпусе, а второе кольцо с внешней резьбой образует резьбовое соединение со второй внутренней резьбой в корпусе.