ЛАЗЕР С МОДУЛЯЦИЕЙ ДОБРОТНОСТИ РЕЗОНАТОРА
Q-SWITCHED LASER

Изобретение относится к лазерной технике, а именно к импульсным твердотельным лазерам с модуляцией добротности резонатора, преимущественно для импульсных дальномеров.
Известны лазеры, содержащие активный элемент, резонатор и лампу накачки [1].
Известен также лазер с модуляцией добротности резонатора, одно из зеркал которого имеет возможность вращения [2]. При вращении его с высокой скоростью накопленная активным элементом энергия накачки излучается в виде короткого импульса большой мощности в момент, когда вращающееся зеркало становится параллельным неподвижному. В качестве вращающегося зеркала использована призма полного внутреннего отражения (призма ПВО или призма-крыша).
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является лазер с модуляцией добротности резонатора [3], содержащий корпус с отражателем, внутри которого размещены лампа накачки и активный элемент, на его оптической оси с противоположных торцов активного элемента установлены неподвижно закрепленное полупрозрачное зеркало и призма-крыша (прямоугольная призма с двумя отражающими гранями), установленная на валу двигателя.
Недостаток этой конструкции - ее большие габариты как в продольном, так и в поперечном направлении. К тому же при работе в условиях ударов, вибраций и при температурных колебаниях система склонна к разъюстировке из-за консольного расположения двигателя с призмой.
Задачей изобретения является максимальное сокращение габаритов лазера при одновременном повышении его эксплуатационной стойкости к механическим и температурным воздействиям.
Поставленная задача решается за счет того, что в известном лазере с модуляцией добротности резонатора, содержащего корпус с отражателем, внутри которого размещены лампа накачки и активный элемент, на его оптической оси с противоположных торцов активного элемента установлены неподвижно закрепленное полупрозрачное зеркало и призма-крыша, установленная на валу двигателя, корпус выполнен в виде моноблока с двумя параллельными отверстиями, одно из которых является отражателем, а во втором параллельно активному элементу закреплен двигатель с установленной на его валу призмой-крышей, между которой и торцом активного элемента введена неподвижно закрепленная на корпусе прямоугольная призма с гипотенузной отражающей гранью, одна из катетных граней которой направлена в сторону торца активного элемента, а другая направлена в сторону призмы-крыши, причем грани прямоугольной призмы с гипотенузной отражающей гранью перпендикулярны плоскости, в которой лежат ось вращения призмы-крыши и оптическая ось активного элемента, а полупрозрачное зеркало резонатора установлено на корпусе со стороны противоположного торца активного элемента перпендикулярно его оптической оси.
На фиг.1 представлена конструкция лазера.
Лазер с модуляцией добротности резонатора содержит монолитный корпус 1 с двумя параллельными цилиндрическими отверстиями. Одно из них является отражателем, и в нем установлены активный элемент 2 и лампа накачки 3. Во втором отверстии закреплен двигатель 4, на валу которого установлена призма-крыша 5 с помощью втулки 6. Призма установлена так, что ее гипотенузная грань параллельна оси вращения вала, а противоположное ей ребро призмы перпендикулярно плоскости, в которой лежат ось вращения вала и параллельная ей оптическая ось активного элемента 2. Прямоугольная призма 7 закреплена на корпусе 1 так, что одна из ее катетных граней перпендикулярна оси активного элемента, а вторая катетная грань направлена в сторону призмы-крыши параллельно ее гипотенузной грани, когда она перпендикулярна плоскости, в которой лежат оптическая ось активного элемента 2 и ось вращения призмы 5. С задней стороны корпус закрыт крышкой 8, а с передней - оправой 9 с вклеенным в нее полупрозрачным зеркалом 10. Сквозь герметичные уплотнения в крышке 8 и оправе 9 выведены наружу электрические контакты лампы накачки.
Устройство работает следующим образом.
При пропускании через лампу накачки 3 импульса тока происходит свечение ее разрядного промежутка. Этим излучением возбуждаются атомы люминесцентной примеси, которыми легирован активный элемент 2. Когда ребро вращающейся призмы 5 при ее вращении становится оптически параллельным полупрозрачному зеркалу 10, добротность резонатора, образованного элементами 5 и 10, становится достаточной для развития лазерного процесса, заключающегося в излучении энергии, накопленной возбужденными атомами примеси активного элемента. Часть этого излучения проходит сквозь полупрозрачное зеркало 10 на выход, образуя пучок импульсного лазерного излучения. Длительность импульса излучения определяется количеством накопленной в активном элементе энергии и кинетики ее излучения.
Предлагаемый лазер имеет следующие преимущества.
- Параллельное расположение двигателя и осветителя с размещенными в нем лампой накачки и активным элементом обеспечивают предельную компактность конструкции, как в ее продольном, так и в поперечном направлении.
- Монолитный корпус обладает максимальной жесткостью по отношению к дестабилизирующим механическим воздействиям.
- Отсутствие в конструкции консольных элементов крепления и физическая однородность корпуса обеспечивают устойчивость к температурным воздействиям вследствие отсутствия градиентных температурных деформаций - как при воздействии крайних рабочих температур, так и при термоударах при быстрой смене температуры, в том числе, в процессе лазерной генерации.
Указанные преимущества обеспечивают решение поставленной задачи: максимальное сокращение габаритов лазера при одновременном повышении его эксплуатационной стойкости к механическим и температурным воздействиям.
Данный вывод подтвержден положительными результатами изготовления и испытаний макетного образца. После корректировки документации по результатам испытаний лазер будет запущен в производство.
Источники информации
1. Криксунов Л.З. Справочник по основам инфракрасной техники. М., «Советское радио», 1978 г., с.106-113.
2. Волохатюк В.А., Кочетков В.М., Красовский P.P. Вопросы оптической локации. М., Советское радио», 1971 г., с.198.
3. Справочник по лазерной технике. Под ред. Байбородина, Криксунова Л.З., Литвиненко О.Н. Киев, «Технiка», 1978 г., с.81 - прототип.