Патент на полезную модель Республики Беларусь

1. ОПИСАНИЕ
ПОЛЕЗНОЙ
МОДЕЛИ К
ПАТЕНТУ
(12)
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(19) BY (11) 6755
(13) U
(46) 2010.10.30
(51) МПК (2009)
H 01S 3/00
G 02F 1/00
(54) ЛАЗЕР С ОПТИЧЕСКИМ ПАРАМЕТРИЧЕСКИМ ГЕНЕРАТОРОМ
(21) Номер заявки: u 20100313
(22) 2010.03.25
(71) Заявитель: Открытое акционерное
общество "Пеленг" (BY)
(72) Авторы: Красковский Андрей Сергее-
вич; Михайлов Юрий Тимофеевич; Не-
мененок Александр Иванович; Тареев
Анатолий Михайлович; Титовец Сергей
Николаевич; Топленикова Татьяна Ва-
сильевна (BY)
(73) Патентообладатель: Открытое акцио-
нерное общество "Пеленг" (BY)
(57)
Лазер с оптическим параметрическим генератором, включающий глухое зеркало и
выходное зеркало, образующие лазерный резонатор, в котором установлены оптически
связанные активный элемент, оптическое устройство для изменения направления оси ла-
зерного резонатора, внутреннее зеркало, образующее с выходным зеркалом вторичный
внутренний резонатор, в котором расположен нелинейный кристалл, отличающийся тем,
что содержит оптический компенсатор, расположенный между активным элементом и
внутренним зеркалом и выполненный в виде двух оптических клиньев, установленных с
возможностью поворота вокруг оси лазерного резонатора.
(56)
1. Патент BY 3871, МПК H 01S 3/00, G 02F 1/00, 2007.
2. Патент RU 23020, МПК H 01S 3/00, 2001 (прототип).
BY6755U2010.10.30

2. BY 6755 U 2010.10.30
2
Полезная модель относится к оптическому приборостроению, в частности к устрой-
ствам для параметрической генерации излучения, и может быть использована для созда-
ния источников направленного излучения.
Известен лазер с оптическим параметрическим генератором (ЛОПГ) [1], включающий
образованный глухим сферическим зеркалом и плоским выходным зеркалом лазерный ре-
зонатор, в котором установлены оптически связанные активный элемент, плоское внут-
реннее зеркало, образующее с выходным зеркалом вторичный внутренний резонатор,
поляризатор, установленный между плоским внутренним и глухим сферическим зеркала-
ми, кристалл КТР (титанила фосфата калия или KTiOPO4), имеющий плоскопараллельные
рабочие грани и расположенный во вторичном внутреннем резонаторе, причем коэффици-
ент отражения плоского выходного зеркала для выходного излучения оптического пара-
метрического генератора находится в пределах от 0,1 до 0,8.
Такой ЛОПГ с расположением оптических элементов в одну линию позволяет полу-
чить максимальный КПД, однако имеет и максимальную длину.
Меньшую длину имеет ЛОПГ [2], являющийся наиболее близким по технической
сущности и достигаемому результату и выбранный в качестве прототипа.
ЛОПГ включает глухое зеркало и выходное зеркало, образующие лазерный резонатор,
в котором установлены оптически связанные активный элемент, оптическое устройство
для изменения направления оси лазерного резонатора, внутреннее зеркало, образующее с
выходным зеркалом вторичный внутренний резонатор, в котором расположен нелиней-
ный кристалл, а также поляризатор, установленный между активным элементом и глухим
зеркалами. Коэффициент отражения выходного зеркала для выходного излучения оптиче-
ского параметрического генератора (ОПГ) находится в пределах от 0,4 до 0,8.
Однако наличие в резонаторе оптического устройства для изменения направления оси
лазерного резонатора предъявляет повышенные требования к стабильности юстировки
лазерного резонатора.
Задачей полезной модели является повышение стабильности юстировки лазерного ре-
зонатора излучателя ЛОПГ.
Сущность полезной модели заключается в том, что лазер с оптическим параметриче-
ским генератором, включающий глухое зеркало и выходное зеркало, образующие лазер-
ный резонатор, в котором установлены оптически связанные активный элемент,
оптическое устройство для изменения направления оси лазерного резонатора, внутреннее
зеркало, образующее с выходным зеркалом вторичный внутренний резонатор, в котором
расположен нелинейный кристалл, в отличие от прототипа, содержит оптический компен-
сатор, расположенный между активным элементом и внутренним зеркалом и выполнен-
ный в виде двух оптических клиньев, установленных с возможностью поворота вокруг
оси лазерного резонатора.
Наличие оптического компенсатора, расположенного между активным элементом и
внутренним зеркалом и выполненного в виде двух оптических клиньев, установленных с
возможностью поворота вокруг оси лазерного резонатора, позволяет повысить стабиль-
ность юстировки лазерного резонатора ЛОПГ.
Полезная модель поясняется фигурой.
На фигуре представлена схема ЛОПГ.
ЛОПГ включает глухое зеркало 1 и выходное зеркало 2, образующие лазерный резо-
натор, в котором установлены оптически связанные активный элемент 3, оптическое
устройство 4 для изменения направления оси лазерного резонатора, внутреннее зеркало 5,
образующее с выходным зеркалом 2 вторичный внутренний резонатор, в котором распо-
ложен нелинейный кристалл КТР 6, а также расположенные между активным элементом 3
и глухим зеркалом 1 поляризатор 7 и затвор 8.
ЛОПГ снабжен оптическим компенсатором 9, выполненным в виде двух оптических
клиньев 10 и 11, оптически связанных с оптическими элементами резонатора лазера и

3. BY 6755 U 2010.10.30
3
установленных между активным элементом 3 и внутренним зеркалом 5 с возможностью
поворота вокруг оси лазерного резонатора.
Глухое зеркало 1 имеет коэффициент отражения ρ > 0,99 для излучения лазера в обла-
сти длин волн λ ~ 1,06 мкм.
Выходное зеркало 2 изготовлено из кварцевого стекла КИ или КУ и выполнено в виде
плоского зеркала, являющегося глухим для излучения лазера с λ ~ 1,06 мкм (коэффициент
отражения ρ > 0,99) и пропускающим выходное излучение ЛОПГ с λ ~ 1,58 мкм. Оно
имеет коэффициент отражения ρ = 0,6 для выходного излучения ЛОПГ.
Активный элемент 3 (∅4 × 65 мм) изготовлен из иттрийалюминиевого граната с
неодимом (ИАГ) и позволяет получить длину волны излучения лазера λ = 1,064 мкм.
В качестве оптического устройства 4 для изменения направления оси лазерного резо-
натора использована призма БР-180. Указанное устройство 4 меняет направление оси ла-
зерного резонатора на 180 градусов и установлено между активным элементом 3 и
внутренним зеркалом 5.
Внутреннее зеркало 5 изготовлено из кварцевого стекла КИ или КУ, выполнено плос-
ким и образует с выходным зеркалом 2 вторичный внутренний резонатор. Внутреннее
зеркало 5 пропускает излучение лазера с длиной волны λ = 1,064 мкм и отражает выход-
ное излучение ЛОПГ в области длин волн λ ~ 1,58 мкм. Во вторичном внутреннем резона-
торе установлен нелинейный кристалл 6, изготовленный из двухосного кристалла КТР,
плоскопараллельные рабочие грани которого выполнены перпендикулярными главной оси
X индикатрисы показателей преломления кристалла КТР с точностью ± 30'. Во вторичном
внутреннем резонаторе ЛОПГ кристалл КТР 6 расположен так, что указанная ось X
направлена вдоль оптической оси резонатора, вдоль которой на кристалл КТР 6 направле-
но поляризованное излучение лазера с длиной волны λ = 1,064 мкм, а главная ось Z инди-
катрисы показателей преломления кристалла КТР 6 направлена параллельно
плоскопараллельным рабочим граням поляризатора 7.
Поляризатор 7 и затвор 8 установлены между активным элементом 3 и глухим зерка-
лом 1. Поляризатор 7 выполнен в виде тонкой прозрачной пластины из стекла К8 с пло-
скопараллельными рабочими гранями и расположен таким образом, что нормаль к
плоскопараллельным рабочим граням его составляет с оптической осью лазерного резона-
тора угол, близкий к углу Брюстера. Электрооптический затвор 8 предназначен для моду-
ляции добротности лазера.
Оптический компенсатор 9, оптически связанный с оптическими элементами резона-
тора лазера, выполнен в виде двух оптических клиньев 10 и 11, установленных между ак-
тивным элементом 3 и внутренним зеркалом 5 с возможностью поворота вокруг оси
лазерного резонатора.
Оптические клинья 10 и 11 изготовлены из стекла К8.
ЛОПГ работает следующим образом.
Юстировка резонатора производится поворотом оптических клиньев 10 и 11 вокруг
оси лазерного резонатора до получения максимальной энергии генерации ЛОПГ.
В резонаторе лазера с активным элементом 3 из ИАГ, образованном глухими (для из-
лучения в области длин волн λ = 1,064 мкм) зеркалом 1 и выходным зеркалом 2 (которое
является одновременно и выходным для излучения ОПГ с λ ∼ 1,58 мкм), генерируется им-
пульс поляризованного излучения с длиной волны λ = 1,064 мкм и длительностью около
10 нс с расположением электрического вектора E в плоскости падения излучения на пло-
скопараллельные рабочие грани поляризатора 7. Это излучение проходит вдоль оптиче-
ской оси резонатора ЛОПГ через внутреннее зеркало 5 на нелинейный двухосный
кристалл КТР 6. В нелинейном кристалле КТР 6 импульсное поляризованное излучение с
длиной волны λ = 1,064 мкм параметрически преобразовывается в излучение сигнальной
волны с длиной волны в области 1,58 мкм и в излучение холостой волны с длиной волны в

4. BY 6755 U 2010.10.30
4
области 3,3 мкм. Излучение сигнальной волны усиливается в резонаторе, составленном из
выходного для излучения ЛОПГ и внутреннего зеркал 2 и 5 соответственно с располо-
женным между ними кристаллом КТР 6, и выходит наружу через выходное для излучения
ЛОПГ зеркало 2.
Наличие резонатора ОПГ внутри резонатора лазера накачки позволяет получить высо-
кие плотности мощности накачки в области ОПГ, за счет чего повышается эффективность
преобразования в излучение сигнальной волны. Кроме того, многократное отражение из-
лучения сигнальной волны с длиной волны в области 1,58 мкм в резонаторе, составленном
из выходного для излучения ОПГ и внутреннего зеркал 2 и 5 соответственно, также позволяет
увеличить эффективность преобразования излучения с длиной волны λ = 1,064 мкм в излу-
чение с длиной волны в области 1,58 мкм.
При электрической энергии импульса накачки ЛОПГ, равной 7 Дж, энергия импульса
излучения с длиной волны в области 1,58 мкм составляет до 25 мДж.
Таким образом, обеспечивается повышение стабильности юстировки лазерного резо-
натора ЛОПГ.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.