ИЗЛУЧАТЕЛЬ ЛАЗЕРА

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 α, удовлетворяющий соотношению 0<α<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 α, удовлетворяющий соотношению 0<α<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.
z
z
Возможно, что в ИЛ светорассеивающие элементы изготовлены в виде пластинок, ближняя к поляризатору рабочая поверхность которых имеет среднюю высоту максимальных неровностей профиля R, удовлетворяющую соотношению 1,0<R/λ<10, где λ - 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.
z
z
Возможное изготовление светорассеивающих элементов в виде пластинок, ближняя к поляризатору рабочая поверхность которых имеет среднюю высоту максимальных неровностей профиля R, удовлетворяющую соотношению 1,0<R/λ<10, где λ - 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 ρ=0,4 и ρ>0,99 для излучения лазера с λ=1,06 мкм, соответственно.
Активный элемент 4 (⌀4×50 мм) изготовлен из иттрийалюминиевого граната с неодимом (ИАГ) (длина волны излучения λ=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.
z
z
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 R находится в пределах от 1,25 до 2,5 мкм, что удовлетворяет соотношению 1,0<R/λ<10.
z
Однако возможно выполнение указанной поверхности и с шероховатостью, у которой средняя высота максимальных неровностей профиля R 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 λ=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 λ=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.