Излучатель лазера

 

Полезная модель относится к оптическому приборостроению, в частности к устройствам для генерации стимулированного излучения, и может быть использована для создания лазеров. Сущность полезной модели заключается в том, что в излучателе лазера (ИЛ), включающем корпус и установленные в нем отражатели, образующие резонатор, в котором расположены оптически связанные активный элемент, поляризатор, модулятор добротности, закрепленную на корпусе платформу, на которой расположены с фиксацией взаимного положения поляризатор и модулятор добротности, при этом поляризатор выполнен с плоскими рабочими поверхностями, установленными таким образом, что нормаль к ним составляет с оптической осью резонатора угол , удовлетворяющий соотношению 0<<90°. Новизна предложения состоит в том, что ИЛ снабжен одним или более светорассеивающими элементами из молочного стекла или светорассеивающего ситалла, оптически связанными с плоскими рабочими поверхностями поляризатора, при этом один или более светорассеивающих элементов расположены на платформе с фиксацией взаимного положения с поляризатором и модулятором добротности, а толщина их выбрана, обеспечивающей светопропускание.

Светорассеивающие элементы изготовлены в виде пластинок, ближняя к поляризатору рабочая поверхность которых имеет среднюю высоту максимальных неровностей профиля Rz, удовлетворяющую соотношению 1,0<Rz/<10, где - длина волны излучения лазера. Полезная модель обеспечивает увеличение надежности ИЛ за счет повышения стойкости резонатора ИЛ к механическим воздействиям и изменениям температуры и увеличение ресурса работы ИЛ путем исключения попадания на корпус ИЛ излучения генерации. 1 илл.

Полезная модель относится к оптическому приборостроению, в частности к устройствам для генерации стимулированного излучения, и может быть использована для создания лазеров.

Известен излучатель лазера (ИЛ) [1], включающий корпус и установленные в нем отражатели в виде зеркал, образующие резонатор, в котором расположены оптически связанные активный элемент, поляризатор, лазерный затвор.

Раздельное и незафиксированное друг относительно друга расположение поляризатора и лазерного затвора увеличивает чувствительность резонатора ИЛ к механическим воздействиям и изменениям температуры, что соответственно, увеличивает чувствительность энергетических характеристик ИЛ к указанным воздействиям и уменьшает надежность ИЛ.

Увеличить надежность позволяет ИЛ [2], включающий корпус и установленные в нем отражатели, образующие резонатор, в котором расположены оптически связанные активный элемент, поляризатор, модулятор добротности, закрепленную на корпусе платформу, на которой расположены с фиксацией взаимного положения поляризатор и модулятор добротности. Поляризатор выполнен с плоскими рабочими поверхностями, установленными таким образом, что нормаль к ним составляет с оптической осью резонатора угол , удовлетворяющий соотношению 0<<90°.

При работе ИЛ отраженное от плоских рабочих поверхностей поляризатора направленное мощное излучение генерации попадает на корпус ИЛ, вызывает его повреждение и образование мелких рассеянных в воздухе частиц материала корпуса ИЛ. Эти частицы осаждаются на оптических поверхностях в резонаторе ИЛ, поглощают излучение генерации, нагреваются и, пригорая к оптическим поверхностям, ухудшают их оптические характеристики, соответственно уменьшают энергетические характеристики и надежность работы ИЛ.

Задачей полезной модели является увеличение надежности ИЛ путем исключения попадания на корпус ИЛ излучения генерации.

Сущность полезной модели заключается в том, что в ИЛ, включающем корпус и установленные в нем отражатели, образующие резонатор, в котором расположены оптически связанные активный элемент, поляризатор, модулятор добротности, закрепленную на корпусе платформу, на которой расположены с фиксацией взаимного положения поляризатор и модулятор добротности, при этом поляризатор выполнен с плоскими рабочими поверхностями, установленными таким образом, что нормаль к ним составляет с оптической осью резонатора угол , удовлетворяющий соотношению 0<<90°, в отличие от прототипа, снабжен одним или более светорассеивающими элементами, оптически связанными с плоскими рабочими поверхностями поляризатора, при этом один или более светорассеивающих элементов расположены на платформе с фиксацией взаимного положения с поляризатором и модулятором добротности.

Возможно, что в ИЛ светорассеивающие элементы изготовлены из молочного стекла или светорассеивающего ситалла, толщина которых выбрана обеспечивающей диффузное светопропускание.

Возможно, что в ИЛ светорассеивающие элементы изготовлены в виде пластинок, ближняя к поляризатору рабочая поверхность которых имеет среднюю высоту максимальных неровностей профиля Rz , удовлетворяющую соотношению 1,0<Rz/<10, где - длина волны излучения лазера.

Снабжение ИЛ одним или более светорассеивающими элементами, оптически связанными с плоскими рабочими поверхностями поляризатора, где при этом один или более светорассеивающих элементов расположены на платформе с фиксацией взаимного положения с поляризатором и модулятором добротности позволяет, во-первых, преобразовать направленное мощное излучение генерации лазера, отраженное от поляризатора и далее прошедшее через светорассеивающий элемент, в практически полностью диффузное излучение, исключив таким образом прохождение через светорассеивающий элемент узконаправленного пучка, вызывающего при попадании на корпусные детали интенсивное образование мелких рассеянных в воздухе частиц материала корпуса ИЛ (осаждение которых на оптических поверхностях в резонаторе ИЛ приводит к поглощению излучения генерации, ухудшению их оптические характеристик, и соответственно, уменьшению энергетических характеристик) и увеличить ресурс работы ИЛ, во-вторых, устранить взаимное изменение углового положения поляризатора, модулятора добротности и светорассеивающих элементов при механических воздействиях и изменениях температуры, и таким образом, повысить стойкость резонатора ИЛ и увеличить ресурс работы ИЛ, в-третьих, сохранить оптическую связь светорассеивающих элементов с плоскими рабочими поверхностями поляризатора при механических воздействиях и изменениях температуры, и таким образом, исключить попадание на корпус ИЛ излучения генерации и увеличить ресурс работы ИЛ.

Возможное изготовление светорассеивающих элементов из молочного стекла или светорассеивающего ситалла, толщина которых выбрана обеспечивающей диффузное светопропускание, позволяет преобразовать направленное мощное излучение генерации лазера, отраженное от поляризатора и прошедшее через светорассеивающий элемент, в практически полностью диффузное излучение (исключив таким образом прохождение через упомянутый элемент узконаправленного пучка, вызывающего интенсивное распыление материала корпуса ИЛ), соответственно, увеличить ресурс работы ИЛ.

Возможное изготовление светорассеивающих элементов в виде пластинок, ближняя к поляризатору рабочая поверхность которых имеет среднюю высоту максимальных неровностей профиля Rz, удовлетворяющую соотношению 1,0<Rz/<10, где - длина волны излучения лазера, позволяет преобразовать направленное мощное излучение генерации лазера, отраженное от поляризатора и от ближней к поляризатору рабочей поверхности светорассеивающих элементов, в диффузное излучение, исключив таким образом распыление материала корпуса ИЛ узконаправленным отраженным пучком. Соответственно, увеличивается ресурс работы ИЛ.

Полезная модель поясняется чертежом.

На фигуре представлена схема ИЛ.

ИЛ включает корпус 1 и установленные в нем отражатели 2 и 3, образующие резонатор, в котором расположены оптически связанные активный элемент 4, поляризатор 5, модулятор добротности 6. ИЛ снабжен закрепленной на корпусе 1 платформой 7, на которой расположены с фиксацией взаимного положения поляризатор 5, модулятор добротности 6 и светорассеивающий элемент 8 в виде пластинки из светорассеивающего материала, оптически связанный с плоскими рабочими поверхностями поляризатора 5 (расположенный на пути отраженных от плоских рабочих поверхностей поляризатора 5 лучей, направленных вдоль оптической оси резонатора по направлению от модулятора добротности 6 к поляризатору 5).

На корпусе 1 установлен второй светорассеивающий элемент 9 из светорассеивающего материала, оптически связанный с плоскими рабочими поверхностями поляризатора 5 (расположенный на пути отраженных от плоских рабочих поверхностей поляризатора 5 лучей, направленных вдоль оптической оси резонатора по направлению от активного элемента 4 к модулятору добротности 6).

Лампа 10 накачки служит для возбуждения излучения генерации лазера.

Корпус 1 и платформа 7 изготовлены из алюминия.

Отражатели 2 и 3 выполнены в виде плоских зеркал из стекла К8 и имеют коэффициенты отражения =0,4 и >0,99 для излучения лазера с =1,06 мкм, соответственно.

Активный элемент 4 (4×50 мм) изготовлен из иттрийалюминиевого граната с неодимом (ИАГ) (длина волны излучения =1,064 мкм).

Поляризатор 5 изготовлен из стекла К8, имеет плоские рабочие поверхности и установлен на платформе 7 таким образом, что нормаль к плоским рабочим поверхностям составляет с оптической осью резонатора лазера угол, близкий к углу Брюстера.

Для увеличения степени поляризации излучения на одну плоскопараллельную рабочую грань поляризатора 5 нанесено поляризующее интерференционное покрытие.

Модулятор добротности 6 выполнен из лейкосапфира.

Светорассеивающие элементы 8 и 9 выполнены в виде пластинок из молочного стекла МС 23 с толщиной 2 мм и обеспечивают диффузное светопропускание.

Однако возможно изготовление указанных элементов 8 и 9 как из молочных стекол других марок, так и светорассеивающего ситалла с толщиной, которая будет обеспечивать диффузное светопропускание.

Ближняя к поляризатору рабочая поверхность светорассеивающих элементов 8 и 9, расположенных на пути отраженных от плоских рабочих поверхностей поляризатора 5 лучей, направленных вдоль оптической оси резонатора, выполнена с шероховатостью, у которой средняя высота максимальных неровностей профиля Rz находится в пределах от 1,25 до 2,5 мкм, что удовлетворяет соотношению 1,0<Rz/<10.

Однако возможно выполнение указанной поверхности и с шероховатостью, у которой средняя высота максимальных неровностей профиля Rz находится в пределах от 1,0 до 10,0 мкм.

Лампа 10 накачки использована типа ИНП4-3/45.

ИЛ работает следующим образом.

В резонаторе ИЛ с активным элементом 4 из ИАГ, образованном глухим (для излучения в области длин волн =1,064 мкм) зеркалом 3 и выходным зеркалом 2 генерируется при электрической энергии накачки 7 Дж импульс поляризованного излучения с энергией около 100 мДж с длиной волны =1,064 мкм и длительностью около 30 не с расположением электрического вектора Е в плоскости падения излучения на плоскопараллельные рабочие грани поляризатора 5.

При механических воздействиях и изменениях температуры взаимное расположение поляризатора 5 и модулятора добротности 6 не меняется в связи с фиксацией их взаимного положения на платформе 7. Одинаковое изменение углового положения поляризатора 5 и модулятора добротности 6 увеличивает стойкость резонатора ИЛ к указанным воздействиям.

Таким образом, обеспечивается увеличение надежности ИЛ.

При генерации часть излучения ИЛ отражается от плоских рабочих поверхностей поляризатора 5 на светорассеивающие элементы 8 и 9, расположенные на пути отраженного от плоских рабочих поверхностей поляризатора 5 излучения ИЛ. В связи с тем, что поляризатор 5 и светорассеивающий элемент 8 расположены с фиксацией их взаимного положения на платформе 7, установленной на корпусе 1, при механических воздействиях и изменениях температуры одинаково и соответствующее изменение углового положения поляризатора 5 и светорассеивающего элемента 8. Излучение ИЛ, отраженное от плоских рабочих поверхностей поляризатора 5 на светорассеивающий элемент 8, соответственно всегда будет попадать на нее.

Излучение ИЛ, попадающее на светорассеивающие элементы 8 и 9, проходя через эти элементы становится практически полностью диффузным излучением, что исключает прохождение через упомянутые элементы узконаправленного пучка, вызывающего интенсивное распыление материала корпуса 1 ИЛ.

Излучение ИЛ, отраженное от поляризатора 5 и от ближней к поляризатору 5 рабочей поверхности светорассеивающих элементов 8 и 9, преобразуется в диффузное излучение, исключив, таким образом, распыление материала корпуса 1 ИЛ узконаправленным отраженным пучком. Соответственно, увеличивается ресурс работы ИЛ.

При использовании указанных светорассеивающих элементов 8 и 9 было исключено появление и осаждение распыленного материала корпуса 1 ИЛ на оптические поверхности ИЛ. Ресурс работы ИЛ при этом превысил 5000 импульсов излучения (увеличился примерно в 10 раз).

Таким образом, обеспечивается увеличение надежности ИЛ путем исключения попадания на корпус 1 ИЛ излучения генерации.

Использованные источники информации:

1. BY 4115 U (ОАО "ПЕЛЕНГ") 2007-12-30, весь документ.

2. BY 7486 U (ОАО "ПЕЛЕНГ") 2011-02-09, весь документ. - Прототип.

1. Излучатель лазера, включающий корпус и установленные в нем отражатели, образующие резонатор, в котором расположены оптически связанные активный элемент, поляризатор, модулятор добротности, закрепленную на корпусе платформу, на которой расположены с фиксацией взаимного положения поляризатор и модулятор добротности, при этом поляризатор выполнен с плоскими рабочими поверхностями, установленными таким образом, что нормаль к ним составляет с оптической осью резонатора угол , удовлетворяющий соотношению 0<<90°, отличающийся тем, что снабжен одним или более светорассеивающими элементами, оптически связанными с плоскими рабочими поверхностями поляризатора, при этом один или более светорассеивающих элементов расположены на платформе с фиксацией взаимного положения с поляризатором и модулятором добротности.

2. Излучатель лазера по п.1, отличающийся тем, что светорассеивающие элементы изготовлены из молочного стекла или светорассеивающего ситалла, толщина которых выбрана обеспечивающей диффузное светопропускание.

3. Излучатель лазера по п.1, отличающийся тем, что светорассеивающие элементы изготовлены в виде пластинок, ближняя к поляризатору рабочая поверхность которых имеет среднюю высоту максимальных неровностей профиля Rz, удовлетворяющую соотношению 1,0<Rz/<10, где - длина волны излучения лазера.



 

Похожие патенты:

Полезная модель относится к лазерной технике, в частности к твердотельным импульсным лазерам

Изобретение относится к области теплотехники, в частности, к средствам воспламенения двухкомпонентных, в том числе и двухфазных, смесей, и может быть применено для воспламенения топлива в различных тепловых машинах

Лазер // 98637

Предлагаемое техническое решение относится к области лазерной техники, а именно к моноблочным кольцевым лазерам и может быть использовано при создании лазерных гироскопов.

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к устройствам для ввода ультразвуковых колебаний в жидкий металл, а также может быть использовано в тех областях промышленности, где возникает необходимость в применении регулируемых интенсивных ультразвуковых колебаний

Полезная модель относится к лазерной технике, в частности, к импульсным твердотельным лазерам, работающим в режиме модуляции добротности резонатора

Полезная модель относится к лазерам - приборам для генерации с использованием стимулирующего излучения когерентных электромагнитных волн
Наверх