Генератор лазерного излучения с перестраиваемой длиной волны
Полезная модель относится к лазерной технике, в частности к источникам когерентного излучения с перестраиваемой частотой, и может быть использована в различных областях науки и техники.
Генератор лазерного излучения с перестраиваемой длиной волны содержит лазер накачки, по меньшей мере, два преобразователя частоты на нелинейных кристаллах, и, по меньшей мере, один оптический переключатель направления луча, установленный на выходе лазера накачки.
В качестве оптического переключателя может быть использовано установленное под определенным углом на сдвигающейся платформе оптическое зеркало. При этом зеркало на платформе или сама платформа вместе с зеркалом могут быть установлены с возможностью вращения.
Заявляемый генератор лазерного излучения без потерь мощности накачки обеспечивает преобразование луча заданной длины волны в выходное излучение с длиной волны, перестраиваемой в максимально возможном диапазоне длин волн.
Устройство обладает высокой эффективностью преобразования, технологично в использовании и относительно недорого в производстве.
Полезная модель относится к лазерной технике, в частности к источникам когерентного излучения с перестраиваемой длиной волны, и может быть использована в различных областях науки и техники.
Известны (см., например, Ахманов С.А., Хохлов Р.В., Параметрические усилители и генераторы света, "Успехи физических наук", 1966, т.88, в.3, с.439) источники когерентного оптического излучения (параметрические генераторы света - ПГС), в которых мощная световая волна одной частоты (частоты накачки), проходя через нелинейный кристалл, преобразуется в световые волны других частот. Частоты параметрически возбуждаемых волн определяются дисперсией света в кристалле и при изменении последней могут плавно перестраиваться при фиксированной частоте накачки.
Основными недостатками указанных ПГС является низкая эффективность преобразования излучения накачки и, как следствие, малая мощность выходного излучения и узкий диапазон длин волн, получаемых на выходе из преобразователя.
Последний недостаток нивелирован в каскадном устройстве для параметрической генерации излучения заданных частот (патент US 
6785041, МПК6 G02F 1/39, G02F 1/355, опубликован 30.10.2001 г.), содержащем лазер накачки и последовательно установленные за ним два преобразователя частоты, выполненные в виде оптических резонаторов с нелинейными кристаллами, установленными в резонаторах подвижно, с возможностью поворота их оптических осей относительно осей резонаторов.
В известном устройстве луч накачки с фиксированной длиной волны 
1 подвергается двум последовательным преобразованиям: в первом преобразователе - луч накачки в выходной луч с длиной волны, изменяющейся при повороте кристала в диапазоне от 2 до 2', во втором - выходное излучение первого преобразователя в луч с длиной волны диапазоне от 3 до 3'.
Применение в вышеописанном каскадном устройстве двух последовательных преобразователей позволяет расширить диапазон перестройки по частоте выходного излучения, однако при этом значительно снижается мощность последнего, так как потери энергии, имеющие место при каждом преобразовании, при последовательном включении двух ПГС увеличиваются, по меньшей мере, вдвое.
Известна лазерная установка (патент US 2007/0064748, МПК H01S 3/10, опубликован 22.03.2007 г.), содержащая мощный лазер накачки, два преобразователя частоты, каждый из которых содержит лазер с оптической накачкой и усилителем, и преобразователь частоты на нелинейном кристалле, подвижно установленном в резонаторе.
В данном устройстве луч накачки с фиксированной длиной волны 0 с помощью полупрозрачных зеркал делится на два луча. Полученные после деления лучи поступают в преобразователи частоты, содержащие лазеры с оптической накачкой и усилители (каждый луч - в свой преобразователь), где длина волны накачки 0) преобразуется в излучение с длинами волн 1 и 2, соответственно. Далее лучи с длинами волн 1 и 2 поступают в преобразователь частоты на нелинейном кристалле, который преобразует луч с длиной волны 1 в выходной луч с длиной волны, плавно перестраиваемой в диапазоне длин волн от 1' до 1
, а луч с длиной волны 2 - в выходной луч в диапазоне от 2' до 2.
Известное устройство позволяет получить на выходе излучение с длиной волны, перестраиваемой в достаточно широком диапазоне, однако имеет ряд недостатков.
Прежде всего, из-за разделения входного луча накачки по двум параллельным каналам и, соответственно, двукратной потери входной мощности накачки, мощность выходного излучения по каждому каналу невысока.
Кроме того, известная установка сложна конструктивно, в процессе эксплуатации нуждается в тонкой настройке и юстировке элементов, требует постоянного контроля их технического состояния, что, в конечном счете, усложняет ее эксплуатацию.
Задачей предлагаемой полезной модели является создание относительно простого в эксплуатации, недорогого генератора лазерного излучения с перестраиваемой длиной волны, обеспечивающего высокую эффективность преобразования.
Техническими результатами разработки являются широкий диапазон перестройки длин волн выходного излучения, эффективность преобразования излучения до 10%, технологичность и относительно невысокая стоимость устройства.
Результаты полезной модели достигаются за счет того, что генератор лазерного излучения с перестраиваемой длиной волны, включающий лазер накачки и, по меньшей мере, два преобразователя частоты на нелинейных кристаллах, дополнительно содержит, по меньшей мере, один оптический переключатель направления луча, установленный на выходе лазера накачки.
В качестве оптического переключателя может быть использовано установленное под определенным углом на сдвигающейся платформе оптическое зеркало. При этом зеркало на платформе или сама платформа вместе с зеркалом могут быть установлены с возможностью вращения.
Сущность предлагаемого технического решения иллюстрируется нижеследующим рисунком, на котором приведена схема заявляемого устройства.
Генератор лазерного излучения с перестраиваемой длиной волны содержит лазер накачки 1, оптический переключатель направления луча 2 и преобразователи частоты 3, 4.
Устройство работает следующим образом.
В зависимости от положения оптического переключателя возможны два варианта работы устройства.
В первом случае оптический переключатель 2 отключен (не взаимодействует с выходным лучом лазера накачки), и выходящий из лазера накачки 1 луч с длиной волны 0 попадает непосредственно в преобразователь частоты 3, который преобразует исходную волну накачки 0 в выходной луч с длиной волны, перестраиваемой в диапазоне от 1 до 1'.
Во втором случае, при включенном переключателе 2 луч накачки отклоняется последним в преобразователь частоты 4, который преобразует исходную волну накачки 0 в выходной луч с длиной волны, перестраиваемой в диапазоне от 2 до 2'.
Использование в качестве переключателя оптического зеркала, установленного с возможностью вращения на платформе, позволяет без потерь мощности перенаправлять луч накачки на любой из нескольких преобразователей, каждый из которых работает в определенном частотном диапазоне, обеспечивая тем самым получение выходного излучения с длинами волн, перекрывающими максимально возможный диапазон последних.
Заявляемый генератор лазерного излучения технологичен в использовании, обладает высокой эффективностью преобразования, поскольку в каждом случае луч лазера накачки без потерь поступает на один преобразователь а количество последовательных преобразований всегда ограничено одним.
1. Генератор лазерного излучения с перестраиваемой длиной волны, включающий лазер накачки и, по меньшей мере, два преобразователя частоты на нелинейных кристаллах, отличающийся тем, что дополнительно содержит, по меньшей мере, один оптический переключатель направления луча, установленный на выходе лазера накачки.
2. Генератор лазерного излучения с перестраиваемой длиной волны по п.1, отличающийся тем, что в качестве оптического переключателя направления луча применено оптическое зеркало.
3. Генератор лазерного излучения по п.2, отличающийся тем, что оптическое зеркало установлено на сдвигающейся относительно направления луча платформе.
4. Генератор лазерного излучения по п.3, отличающийся тем, что оптическое зеркало установлено на платформе с возможностью вращения.
5. Генератор лазерного излучения по п.3, отличающийся тем, что платформа установлена с возможностью вращения совместно с оптическим зеркалом.
