ПАРАМЕТРИЧЕСКИЙ ЛАЗЕР С БЕЗОПАСНЫМ ДЛЯ ГЛАЗ ИЗЛУЧЕНИЕМ

ПАРАМЕТРИЧЕСКИЙ ЛАЗЕР С БЕЗОПАСНЫМ ДЛЯ ГЛАЗ ИЗЛУЧЕНИЕМ
Предлагаемое техническое решение относится к лазерной технике, в частности к импульсным твердотельным лазерам с модулированной добротностью и параметрическим преобразованием света в кристаллах КТР, и может быть использовано при создании лазеров с безопасным для глаз излучением, применяемых в дальнометрии, оптической локации и для исследовательских целей.
Известны экспериментальные исследования 1, подтверждающие возможность использования параметрического преобразования света в кристалле КТР, накачиваемом излучением YAG:Nd- лазера (А,н  1,064 мкм) для создания высокоэффективных безопасных для глаз (А-с  1/57 мкм) компактных источников излучения, где для одномодовых лазеров приведена достигнутая в выполненных экспериментах 50% эффективность преобразования лазерного излучения, которая для многомодовых лазеров получена на 8% ниже.
Наиболее близкой по технической сущности является теоретическая модель 2 оптического параметрического генератора с преобразованием света в кристалле КТР, накачиваемом УАС:Мс1-лазером с применением электрооптической модуляции света, в которой указывается на возможность использования для модуляции добротности пассивного лазерного затвора.
Данная модель лазера с безопасным для глаз излучением подтверждена экспериментальными результатами, выбрана за прототип и содержит оптически связанные систему накачки с использованием импульсной лампы, активный элемент из содержащего неодим кристалла, помещенный в резонатор, образованный глухим и выходным зеркалами, так что между зеркалами последовательно расположены на одной прямой электрооптический или пассивный лазерный затвор, поляризатор, активный элемент, внутреннее зеркало, образующее с выходным зеркалом вторичный встроенный резонатор, содержащий кристалл КТР.
Такая система позволяет создавать компактные безопасные для глаз твердотельные лазеры с достаточно высокой эффективностью преобразования света.
Недостатками выщеприведенной схемы прототипа являются повыщенная расходимость лазерного излучения и пониженная степень поляризации, влияющие на понижение коэффициента параметрического преобразования излучения, а также отсутствие оптимизации выходного зеркала, связанной с понижением стабильности выходной энергии лазера, и значительные размеры лазерного резонатора.
Предлагаемым техническим рещением достигается задача практической реализации оптической схемы компактного твердотельного лазера с пассивным лазерным затвором и преобразованием света в кристалле КТР, техническая сущность которого заключается в повьшении коэффициента параметрического преобразования излучения
при одновременном увеличении стабильности работы лазера и уменьшении его габаритов.
Для достижения указанного технического результата в параметрическом лазере с безопасным для глаз излучением, содержащим оптически связанные систему накачки, активный элемент, помещенный в лазерный резонатор, образованный глухим и выходным зеркалами, в котором также размещены лазерный затвор, поляризатор, внутреннее зеркало, образующее с выходным зеркалом вторичный встроенный резонатор, в котором расположен кристалл КТР, при этом лазерный затвор расположен между глухим зеркалом и активным элементом.
От прототипа предлагаемое техническое решение отличается тем, что для излома оси лазерного резонатора за активным элементом дополнительно введена призменная поворотная система, за которой перед внутренним зеркалом вторичного встроенного резонатора расположен поляризатор, причем глухое зеркало выполнено сферическим, а коэффициент отражения выходного зеркала для безопасного для глаз излучения находится в пределах от 40% до 80%.
Благодаря наличию этих признаков становится возможным реальное изготовление промышленных образцов перестраиваемых многомодовых твердотельных лазеров с парамеметрическим преобразованием света в кристаллах КТР и излучением, безопасным для глаз, имеющих при изменении температуры стабильные выходные параметры, небольщие габариты и достаточно высокую эффективность преобразования, значение которой достигает 40% и более.
Оптическая схема предлагаемого технического решения представлена на фиг.
Параметрический лазер с безопасным для глаз излучением содержит систему оптической накачки (1), активный элемент (2), глухое зеркало (3), выходное зеркало (4), внутреннее зеркало (5), кристалл КТР (б), лазерный затвор (7), поляризатор (8) и призменную поворотную систему (9).
Глухое зеркало (3) имеет коэффициент отражения
для излучения волны накачки с ,0б мкм  99,5%.
Внутреннее зеркало (5) имеет коэффициент пропускания для излучения волны накачки с ,0б мкм  99,5% и коэффициент отражения для излучения сигнальной
волны безопасное для глаз с ,57 мкм  99,5%.
Выходное зеркало (4) имеет коэффициент отражения для излучения волны накачки с А,,0б мкм  99,5% и коэффициент отражения для излучения сигнальной волны безопасное для глаз с Х,,57 мкм  60%.
Предлагаемый лазер работает следующим образом.
Система накачки (1) производит оптическую накачку YAG:Nd  активного элемента (2), который с помощью лазерного резонатора, образованного глухим зеркалом (3) и выходным зеркалом (4) формирует излучение волны накачки (А,,06 мкм) . При этом за счет сферичности глухого зеркала (3) плотность излучения концентрируется ближе к оптической оси, что уменьшает
расходимость излучения на 30%, увеличивает коэффициент преобразования излучения на 10% и позволяет получить более устойчивый резонатор, который менее чувствителен
2со//:.2а.
к температурным воздействиям и менее критичен к разъюстировкам. Лазерный затвор (7) формирует мощный импульс излучения порядка 10 не, позволяющий получить высокий коэффициент преобразования излучения волны
накачки (А-н 1,06 мкм) в излучение сигнальной волны безопасное для глаз (,57 мкм). Расположенный за активным элементом перед вторичным встроенным параметрическим резонатором поляризатор (8) формирует излучение волны накачки (,0б мкм) с заданньм направлением плоскости поляризации, что обеспечивает высокую степень поляризации и, в свою очередь, повышает коэффициент преобразования излучения на 10%. В прототипе, где поляризатор расположен перед активным элементом, эта степень поляризации теряется в результате деполяризации излучения в активном элементе. Вторичный встроенный параметрический резонатор, образованный внутренним зеркалом (5) и выходным зеркалом (4) и содержащий кристалл КТР (6), преобразует излучение волны накачки (Х.,06 мкм) в выходное безопасное для глаз излучение сигнальной волны (А,,57 мкм) с высокой эффективностью
параметрического преобразования, равной 40%.
Применение призменной поворотной системы (9) позволяет сократить размеры лазерного резонатора и совместить в одной или близко расположенных друг к другу вертикальных плоскостях глухое зеркало (3) и выходное зеркало (4), что позволяет уменьшить влияние температурной деформации корпуса излучателя на разъюстировку зеркал (3) и (4) резонатора, а это в свою очередь увеличивает стабильность выходных
параметров в широком диапазоне рабочих температур (от -50°С до +60°С) .
Использование в качестве лазерного затвора пассивного затвора дополнительно уменьшает габаритные размеры лазера.
В конкретном варианте исполнения использован активный элемент из содержашего неодим кристалла, пассивный лазерный затвор ( GSGG, ) с начальным пропусканием от 11% до 27%, кристалл КТР размером 4x4x20 (мм) и импульсная лампа накачки.
Проведены испытания образца подтверждающие приведенные результаты.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1.Параметрический генератор света на кристалле КТР,
«Оптический журнал, том б7,№11,2000.
2.Eye-safe singly resonant КТР parametric oscillator piimped inside a Nd:YAG laser cavity,
Ж.Optical Engineering, Vol. 40, №3, March, 2001.