ТВЕРДОТЕЛЬНЫЙ ЛАЗЕРНЫЙ ИЗЛУЧАТЕЛЬ

Полезная модель относится к квантовой электронике и может быть использована в твердотельных лазерах.
Известны лазеры, включающие размещенные в корпусе активный элемент и лампу накачки, а также резонатор, образованный двумя плоскими зеркалами - «глухим» и полупрозрачным (выходным). Зеркала закреплены в юстируемых фланцах, а фланцы жестко закреплены винтами через упругие шайбы на торцах корпуса. Юстировка лазера осуществляется угловыми подвижками фланцев с зеркалами посредством винтов (А.С.Батраков, Квантовые приборы, Л, «Энергия», 1972 г., стр.120).
Недостатком лазера является чувствительность зеркального резонатора к разъюстировкам при перепаде температур и большой угол расходимости выходного излучения из-за малой длины резонатора. Кроме того, такой лазер сложно юстировать, т.к. линейные и угловые подвижки фланцев влияют друг на друга.
Указанные характеристики улучшены в твердотельном лазере (лазерном излучателе), являющемся наиболее близким к заявляемому устройству и принятом за прототип (Патент РФ №2187868, H 01 S 3/08). Лазер содержит размещенные в корпусе активный элемент и лампу накачки, а также резонатор, образованный поворотной двухгранной прямоугольной призмой для излома оси резонатора и единым концевым элементом резонатора, включающим нанесенное на стеклянной подложке выходное зеркало и жестко закрепленную на ней вторую двухгранную прямоугольную призму, выполняющую роль "глухого" зеркала, установленными так, что ребра призм при двухгранных преломляющих углах взаимоперпендикулярны, причем, поворотная призма и стеклянная подложка с выходным зеркалом и второй призмой жестко закреплены на торцах корпуса излучателя.
Кроме того, в прототипе имеется клиновый компенсатор для юстировки резонатора, а ребро второй призмы перпендикулярно плоскости, проходящей через оси лампы накачки и активного элемента.
Недостатком прототипа является недостаточно высокий КПД из-за потерь излучения на поверхностях двух клиньев клинового компенсатора, которые составляют не менее 4%. Кроме того, из-за наличия клинового компенсатора увеличиваются габариты и масса лазера. Для изготовления клиньев используется стекло с повышенными требованиями по материалу (первый класс по однородности, бессвильности и т.д.), по изготовлению (по кривизне и форме поверхностей, по допуску клина, подбору пар клиньев и т.д.), что повышает трудоемкость изготовления лазера.
Полезная модель решает задачу повышения КПД излучателя, улучшения его массо-габаритных характеристик и снижение трудоемкости изготовления излучателя с одновременным обеспечением возможности юстировки излучателя.
Поставленная задача решается тем, что в твердотельном лазерном излучателе, содержащем размещенные в корпусе активный элемент и лампу накачки, а также резонатор, образованный поворотной двухгранной прямоугольной призмой для излома оси резонатора и единым концевым элементом резонатора, включающим нанесенное на стеклянной подложке выходное зеркало и жестко закрепленную на ней вторую двухгранную прямоугольную призму, выполняющую роль "глухого" зеркала, установленными так, что ребра призм при двухгранных преломляющих углах взаимоперпендикулярны, причем, поворотная призма и стеклянная подложка с выходным зеркалом и второй призмой жестко закреплены на торцах корпуса излучателя, выполнено следующее: в торцах корпуса излучателя выполнены посадочные отверстия, поворотная призма вклеена в оправе, оправа с поворотной призмой и стеклянная подложка с выходным зеркалом и второй призмой вклеены во фланцах, имеющих соответствующие посадочным отверстиям выступающие сферические посадочные поверхности
с центральными сквозными отверстиями, фланцы установлены посадочными поверхностями в посадочные отверстия корпуса и закреплены на торцах корпуса излучателя, по крайней мере, двумя крепежными винтами, или, по крайней мере, двумя парами винтов, в каждой из которых один винт является крепежным, а другой - упорным. На чертеже показан излучатель в разрезе в плоскости резонатора.
На чертежах обозначено:
1 - корпус;
2 - активный элемент;
3 - концевая призма;
4 - подложка;
5 - поворотная призма;
6, 7 - фланец;
8 - оправа;
9, 10 - винт.
Твердотельный лазерный излучатель содержит корпус 1 с двумя сквозными каналами, в одном из которых размещены активный элемент 2 и лампа накачки (на чертежах не показана), а во втором канале - резонатор, который включает концевую призму 3, приклеенную на стеклянной подложке 4 с нанесенным на ее стороне, обращенной к резонатору, выходным зеркалом (на чертежах не показано) и поворотную призму 5 для излома оси резонатора. Ребра призм 3 и 5 при двухгранных преломляющих углах взаимоперпендикулярны.
Подложка 4 с призмой 3 вклеена во фланце 6, а поворотная призма 5 вклеена в оправе 8, которая закреплена во фланце 7. Фланцы 6 и 7 имеют выступающие сферические посадочные поверхности с центральным сквозным отверстием. Посадочная поверхность фланца 6 установлена в посадочное отверстие в торцевой части корпуса 1 и закреплена тремя крепежными винтами 9, а посадочная поверхность фланца 7 установлена в посадочное отверстие в другой торцевой части корпуса 1 и закреплена тремя
крепежными винтами 10. Крепление фланцев 6 и 7 может производиться парами винтов, один из которых является упорным (установочным), а другой - крепежным.
Предложенный излучатель работает аналогично лазеру-прототипу, обеспечивая стабильную выходную энергию излучения при разъюстировке концевого элемента.
Юстировка излучателя производится с использованием технологического лазера с длиной волны в видимой области спектра (например, с длиной волны 0,63 мкм.) и диафрагм.
На начальном этапе юстировки производится центровка геометрической оси активного элемента 2 в корпусе 1 с осью луча технологического лазера при помощи диафрагм, устанавливаемых на входе луча в активный элемент 2 и на выходе луча из активного элемента 2.
Далее устанавливается поворотная призма 5 так, чтобы ось луча технологического лазера совпала с осью «а» канала с концевой призмой 3. Это достигается подвижкой оправы 8 с призмой 5 относительно фланца 7 и угловых перемещений сферической посадочной поверхности фланца 7 с оправой 8 и призмой 5 относительно посадочной поверхности в корпусе 1 в двух взаимоперпендикулярных плоскостях при ослабленных винтах 10. Контроль положения луча осуществляется установкой на оси «а» диафрагмы. В данной конструкции линейные и угловые перемещения призмы 5 независимы, т.е. линейные перемещения не влияют на угловые перемещения, и наоборот. После юстировки фланец 7 жестко крепится винтами 10.
Затем юстируется концевая призма 3 посредством угловых перемещений при ослабленных винтах 9 сферической посадочной поверхности фланца 6 с концевой призмой 3 относительно посадочной поверхности в корпусе 1 по трем степеням свободы так, чтобы ось луча технологического лазера, отразившись от концевой призмы 3, вернулась на исходную ось технологического лазера. Линейные перемещения призмы 3 не
требуются, т.к. призма 3 однозначно точно вклеена относительно оси сферической посадочной поверхности фланца 6. Угловые перемещения фланцев 6 и 7 осуществляются шабровкой их посадочных поверхностей (поверхностей «б» и «в» соответственно) и жесткого крепления фланцев винтами 9 и 10 к корпусу 1.
Предложенное крепление призм резонатора обеспечивает возможность удобной юстировки без оптических клиньев. Такой излучатель по сравнению с прототипом имеет улучшенные технические характеристики: КПД, трудоемкость изготовления, габариты, массу.
Если фланцы 6 и 7 закреплены парами винтов (упорным и крепежным), процедура юстировки упрощается, т.к. отпадает необходимость в шабровке посадочных поверхностей фланцев. При юстировке ослабляют крепежные винты, устанавливают в требуемом положении упорные винты, а затем закрепляют крепежные винты. Введение дополнительных винтов приводит к некоторому увеличению массы излучателя, но и в этом варианте масса излучателя меньше, чем у прототипа.
Таким образом, полезная модель по сравнению с прототипом обеспечивает повышение КПД, уменьшение массы и габаритов, снижение трудоемкости изготовления излучателя с обеспечением возможности юстировки излучателя.