Излучатель лазера
Полезная модель относится к оптическому приборостроению, в частности к устройствам для генерации стимулированного излучения, и может быть использована для создания лазеров. Задачей полезной модели является повышение стойкости излучателя лазера к механическим воздействиям. Сущность полезной модели заключается в том, что в излучателе лазера, включающем установленные в первом корпусе лампу накачки и активный элемент, оптически связанный с зеркалами резонатора в оправах и поляризатором, излучатель лазера дополнительно содержит второй корпус с фланцем, посредством которого соединен с первым корпусом, имеющий сквозную полость, в которой установлены оправа с зеркалом резонатора и поляризатор, при этом второй корпус и оправа с зеркалом выполнены с минимальными зазорами в едином блоке. Новым является конструкция и форма выполнения деталей излучателя лазера. 4 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 «Арзни-207» [1], включающий установленные в корпусе осветителя лампу накачки и активный элемент, находящийся в резонаторе лазера.
Резонатор лазера содержит оптически связанные выходное зеркало в виде стопы из плоскопараллельных лейкосапфировых пластин и глухое зеркало в виде вращающейся призмы полного внутреннего отражения, закрепленной в оправе и служащей для модуляции излучения лазера.
Лазер «Арзни-207» генерирует импульсы излучения длительностью около 20 нс и длиной волны излучения 
, равной 0,69 мкм.
Более удобную для использования конструкцию имеет излучатель лазера (ИЛ) [2], являющийся наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату.
ИЛ содержит основание, на котором закреплены винтами первый корпус (корпус осветителя), включающий установленные в нем лампу накачки и активный элемент, оптически связанный с зеркалами резонатора в оправах и поляризатором.
Оправа для зеркала выполнена в виде прямоугольной пластины с внутренним посадочным местом для зеркала. Оправа с зеркалом установлена отдельно от первого корпуса.
Поляризатор также установлен в отдельном узле поляризатора отдельно от первого корпуса и от оправы с зеркалом.
Недостатком этого ИЛ является невысокая стойкость к механическим воздействиям (ударам, вибрации, тряске).
Задачей полезной модели является повышение стойкости ИЛ к механическим воздействиям.
Сущность полезной модели заключается в том, что излучатель лазера, включающий установленные в первом корпусе лампу накачки и активный элемент, оптически связанный с зеркалами резонатора в оправах и поляризатором, в отличие от прототипа, дополнительно содержит второй корпус с фланцем, посредством которого соединен с первым корпусом, имеющий сквозную полость, в которой установлены оправа с зеркалом резонатора и поляризатор, при этом сквозная полость второго корпуса включает в себя соосные первую круглую прямую цилиндрическую полость, имеющую диаметр больший диаметра зеркала резонатора, прямую круглую усеченную конусообразную полость, меньшее основание которой является основанием первой круглой прямой цилиндрической полости, и вторую круглую прямую цилиндрическую полость, диаметр которой равен или больше диаметра большего основания первой прямой круглой усеченной конусообразной полости, и выполненную до внешней поверхности второго корпуса полость с внутренней резьбой, диаметр которой меньше диаметра второй круглой прямой цилиндрической полости, оправа зеркала резонатора имеет внешнюю боковую поверхность, включающую в себя боковую поверхность первого круглого прямого цилиндра с одного края, а с другого края включающую соосно расположенную усеченную сферическую поверхность, диаметр которой больше диаметра первого круглого прямого цилиндра, причем оправа с зеркалом резонатора установлена в сквозной полости второго корпуса таким образом, что ее сферическая поверхность прижата к боковой поверхности круглой прямой усеченной конусообразной полости второго корпуса посредством кольца с внешней резьбой, образующего резьбовое соединение с внутренней резьбой во втором корпусе, при этом внутренняя поверхность кольца с внешней резьбой включает в
себя боковую поверхность второго круглого прямого цилиндра и примыкающую к ней боковую поверхность расширяющегося к краю кольца усеченного круглого прямого конуса, касающуюся со сферической поверхностью оправы зеркала резонатора, причем диаметр второго круглого прямого цилиндра больше диаметра первого круглого прямого цилиндра оправы зеркала резонатора, но меньше диаметра сферической поверхности этой оправы.
Наличие у ИЛ второго корпуса с фланцем, посредством которого соединен с первым корпусом, имеющего сквозную полость, в которой установлены оправа с зеркалом резонатора и поляризатор, позволяет компактно расположить и совместно закрепить первый корпус и второй корпус, что увеличивает стойкость ИЛ к механическим воздействиям.
Наличие сквозной полости второго корпуса, включающей в себя соосные первую круглую прямую цилиндрическую полость, имеющую диаметр больший диаметра зеркала резонатора, прямую круглую усеченную конусообразную полость, меньшее основание которой является основанием первой круглой прямой цилиндрической полости, и вторую круглую прямую цилиндрическую полость, диаметр которой равен или больше диаметра большего основания первой прямой круглой усеченной конусообразной полости, и выполненную до внешней поверхности второго корпуса полость с внутренней резьбой, диаметр которой меньше диаметра второй круглой прямой цилиндрической полости, позволяет установить в указанной сквозной полости оправу с зеркалом резонатора.
Наличие оправы зеркала резонатора, имеющей внешнюю боковую поверхность, включающую в себя боковую поверхность первого круглого прямого цилиндра с одного края, а с другого края включающую соосно расположенную усеченную сферическую поверхность, диаметр которой больше диаметра первого круглого прямого цилиндра, причем оправа с зеркалом резонатора установлена в сквозной полости второго корпуса таким образом, что ее сферическая поверхность прижата к боковой поверхности
круглой прямой усеченной конусообразной полости второго корпуса посредством кольца с внешней резьбой, образующего резьбовое соединение с внутренней резьбой во втором корпусе, при этом внутренняя поверхность кольца с внешней резьбой включает в себя боковую поверхность второго круглого прямого цилиндра и примыкающую к ней боковую поверхность расширяющегося к краю кольца усеченного круглого прямого конуса, касающуюся со сферической поверхностью оправы зеркала резонатора, причем диаметр второго круглого прямого цилиндра больше диаметра первого круглого прямого цилиндра оправы зеркала резонатора, но меньше диаметра сферической поверхности этой оправы, позволяет, во-первых, из-за малой площади соприкосновения сферической поверхности оправы с зеркалом резонатора и боковой поверхности прямой круглой усеченной конусообразной полости второго корпуса легко изменять угловое положение оправы с зеркалом резонатора во втором корпусе при юстировке ИЛ без изменения положения зеркала резонатора на продольной оси сквозной полости второго корпуса, во-вторых, зафиксировать положение зеркала резонатора на продольной оси сквозной полости второго корпуса, в-третьих, прижать кольцом с внешней резьбой оправу зеркала резонатора ко второму корпусу без соприкосновения с первым круглым прямым цилиндром оправы с зеркалом резонатора.
Таким образом, обеспечивается создание конструкции ИЛ, имеющей высокую стойкость к механическим воздействиям.
Полезная модель поясняется чертежами.
На фигуре 1 представлен ИЛ - вид спереди в разрезе плоскостью симметрии.
На фигуре 2 представлен второй корпус - вид спереди в разрезе плоскостью симметрии.
На фигуре 3 представлена оправа с зеркалом резонатора ИЛ - вид спереди в разрезе плоскостью симметрии.
На фигуре 4 представлено кольцо с внешней резьбой - вид спереди в разрезе плоскостью симметрии.
ИЛ (фиг.1) содержит первый корпус 1 (корпус осветителя) и второй корпус 2 с фланцем 3, посредством которого соединен с первым корпусом 1 винтами (не показаны), проходящими через фланец 3 (фиг.1, 2).
В первом корпусе 1 находятся лампа накачки 4, в качестве которой использовалась газоразрядная лампа ИНП3-3/45, и активный элемент 5, оптически связанный с поляризатором 6 и с зеркалами 7 и 8 резонатора, установленными в оправах 9 и 10, соответственно.
Зеркало 7 резонатора в оправе 9 установлено в первом корпусе 1 или может быть установлено вне его, зеркало 8 резонатора в оправе 10 установлено во втором корпусе 2.
Зеркала 7 и 8 резонатора изготовлены из стекла К8 с нанесенными на них диэлектрическими покрытиями и выставляются параллельно друг другу. Зеркало 7 резонатора служит выходным для излучения ИЛ, зеркало 8 является глухим для излучения ИЛ.
Поляризатор 6 выполнен в виде тонкой прозрачной пластины из стекла К8 с плоскопараллельными рабочими гранями и установлен между активным элементом 5 и зеркалом 8. В лазерном резонаторе поляризатор 6 расположен таким образом, что нормаль к плоскопараллельным рабочим граням его составляет с оптической осью лазерного резонатора угол, близкий к углу Брюстера.
Второй корпус 2 (фиг.1, 2) имеет сквозную полость 11, в которой размещены зеркало 8 резонатора в оправе 10 и поляризатор 6, установленный на отдельной стойке (не показана).
Оправа 10 с зеркалом 8 резонатора установлена в сквозной полости 11 второго корпуса 2 и прижата к нему посредством кольца 12 (фиг.1) с внешней резьбой 13 (фиг.4).
Второй корпус 2 (фиг.2) имеет сквозное отверстие 14 для распространения пучка излучения ИЛ.
Сквозная полость 11 второго корпуса 2 (фиг.2) включает соосные:
- первую круглую прямую цилиндрическую полость 15, имеющую диаметр больший диаметра зеркала 8 резонатора;
- прямую круглую усеченную конусообразную полость 16, меньшее основание которой является основанием первой круглой прямой цилиндрической полости 15;
- вторую круглую прямую цилиндрическую полость 17, диаметр которой равен или больше диаметра большего основания первой прямой круглой усеченной конусообразной полости 16;
- выполненную до внешней поверхности второго корпуса 2 полость 18 с внутренней резьбой 19, диаметр которой меньше диаметра второй круглой прямой цилиндрической полости 17.
Оправа 10 (фиг.3) зеркала 8 резонатора имеет внешнюю боковую поверхность, включающую в себя боковую поверхность первого круглого прямого цилиндра 20 с одного края, а с другого края включающую соосно расположенную усеченную сферическую поверхность 21, диаметр которой больше диаметра первого круглого прямого цилиндра 20. При этом оправа 10 с зеркалом 8 резонатора установлена в сквозной полости 11 второго корпуса 2 (фиг.2) таким образом, что ее сферическая поверхность 21 (фиг.3) прижата к боковой поверхности круглой прямой усеченной конусообразной полости 17 второго корпуса 2 (фиг.2) посредством кольца 12 (фиг.4) с внешней резьбой 13, образующего резьбовое соединение с внутренней резьбой 19 во втором корпусе 2 (фиг.2).
Кольцо 12 с внешней резьбой 13 (фиг.4) имеет внутреннюю поверхность, включающую в себя боковую поверхность второго круглого прямого цилиндра 22 и примыкающую к ней боковую поверхность 23 расширяющегося к краю кольца 12 усеченного круглого прямого конуса, касающегося (фиг.1) со сферической поверхностью 21 (фиг.3) оправы 10 с зеркалом 8 резонатора, причем диаметр второго круглого прямого цилиндра 22 (фиг.4) больше диаметра первого круглого прямого цилиндра 20 (фиг.3)
оправы 10 с зеркалом 8 резонатора, но меньше диаметра сферической поверхности 21 этой оправы.
ИЛ работает следующим образом.
Зеркало 8 резонатора (фиг.1) выставляется в необходимое положение путем изменения углового положения оправы 10 и прижимается к второму корпусу 2 кольцом 12 с внешней резьбой 13 (фиг.4).
Зеркало 7 резонатора выставляется параллельным зеркалу 8.
В дальнейшем можно снимать и без последующей юстировки ставить обратно и закреплять второй корпус 2, с установленными в нем зеркалом 8 резонатора и поляризатором 6.
На лампу накачки собранного ИЛ разряжается накопительный конденсатор источника питания лазера с энергией импульса разряда 6-7 Дж и длительностью около 100 мкс. При этом ИЛ с активным элементом из КГВ генерирует поляризованное выходное излучение с длиной волны =1,067 мкм и энергией импульса около 60 мДж.
В связи с компактностью ИЛ, установкой оптических элементов во втором корпусе и соединении второго корпуса с первым корпусом достигается повышение стойкости ИЛ к механическим воздействиям.
Источники информации.
1 Байбородин Ю.В., Криксунов Л.З., Литвиненко О.Н., Под редакцией. Справочник по лазерной технике. - Киев. Технiка, 1978. - С.81.
2 http://www.solarlaser.com /SOLAR Lasers Systems OPO SYSTEMS 4/ Pulsed Nd:YAG laser LQ 529. User's Manual. - C.9-11, 42-46 - прототип.
Излучатель лазера, включающий установленные в первом корпусе лампу накачки и активный элемент, оптически связанный с зеркалами резонатора в оправах и поляризатором, отличающийся тем, что дополнительно содержит второй корпус с фланцем, посредством которого соединен с первым корпусом, имеющий сквозную полость, в которой установлены оправа с зеркалом резонатора и поляризатор, при этом сквозная полость второго корпуса включает в себя соосные первую круглую прямую цилиндрическую полость, имеющую диаметр, больший диаметра зеркала резонатора, прямую круглую усеченную конусообразную полость, меньшее основание которой является основанием первой круглой прямой цилиндрической полости, и вторую круглую прямую цилиндрическую полость, диаметр которой равен или больше диаметра большего основания первой прямой круглой усеченной конусообразной полости, и выполненную до внешней поверхности второго корпуса полость с внутренней резьбой, диаметр которой меньше диаметра второй круглой прямой цилиндрической полости, оправа зеркала резонатора имеет внешнюю боковую поверхность, включающую в себя боковую поверхность первого круглого прямого цилиндра с одного края, а с другого края включающую соосно расположенную усеченную сферическую поверхность, диаметр которой больше диаметра первого круглого прямого цилиндра, причем оправа с зеркалом резонатора установлена в сквозной полости второго корпуса таким образом, что ее сферическая поверхность прижата к боковой поверхности круглой прямой усеченной конусообразной полости второго корпуса посредством кольца с внешней резьбой, образующего резьбовое соединение с внутренней резьбой во втором корпусе, при этом внутренняя поверхность кольца с внешней резьбой включает в себя боковую поверхность второго круглого прямого цилиндра и примыкающую к ней боковую поверхность расширяющегося к краю кольца усеченного круглого прямого конуса, касающуюся со сферической поверхностью оправы зеркала резонатора, причем диаметр второго круглого прямого цилиндра больше диаметра первого круглого прямого цилиндра оправы зеркала резонатора, но меньше диаметра сферической поверхности этой оправы.
