Зеркало с регулируемой кривизной преимущественно для лазеров

Зеркало с регулируемой кривизной преимущественно для лазеров

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к квантовой электронике и может быть использовано в резонаторах лазеров как элемент уголкового отражателя и в системах транспортировок лазерного излучения. Сущность изобретения: достигаемый технический результат заключается в уменьшении расходимости отраженного лазерного излучения путем уменьшения астигматизму зеркала. Зеркало содержит отражающий элемент и связанный с ним герметичный корпус с полостью охлаждения тыльной стороны отражающего элемента, приводной магнитострикционный цилиндр с катушкой управления, дополнительные магнитострикционные цилиндры с управляющими катушками, при этом торцы каждого цилиндра снабжены жестко связанными с ними хвостовиками и на тыльной стороне герметичного корпуса выполнены два выступа , параллельные краям зеркала, между которыми на равных расстояниях друг от друга установлены приводные магнитострикционные цилиндры с хвостовиками, закрепленными в выступах, причем выступы выполнены секционированными и каждая секция снабжена приводным магнитострикционным цилиндром. 5 ил.

союз соВетс их

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (! 9) (11) ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ.

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 3052606/25 (22) 01.11.82 (46) 07.06.93. Бюл. ЬЬ 21 (71) Научно-производственное объединение

"Астрофизика" (72) Ю.А.Гришин, М.Д.Михайлов, В.А.Алексеев и З.Е.Багдасаров (56) 1. Патент США М 3699755, кл. 350-292, 1975, 2. Авторское свидетельство СССР

1Ф 716479, кл. Н 01 S 3/02, G 02 В 5/08, 1977.. (54) ЗЕРКАЛО С РЕГУЛИРУЕМОЙ КРИВИЗНОЙ ПРЕИМУЩЕСТВЕННО ДЛЯ ЛАЗЕРОВ (57) Изобретение относится к квантовой электронике и может быть использовано в резонаторах лазеров как элемент уголкового отражателя и в системах транспортировок лазерного излучения. Сущность изобретения: достигаемый технический реИзобретение относится к квантовой электронике и может быть использовано в резонаторах лазеров в качестве элемента уголкового отражателя, а также в системах транспортировки лазерного излучения.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является уменьшение расходимости отраженного от зеркала лазерного излучения путем снижения его астигматизма, вызванного температурной деформацией.

На фиг.1 показано сечение по зеркалу; . на фиг.2 показан вид на зеркало с его тыльной стороны; на фиг,3 — вид на зеркало с его тыльной стороны с секционированными выступами; на фиг.4 дано сечение по привод(si1s Н 01 $3/08, 6 02 В 3/14 зультат заключается в уменьшении расходимости отраженного лазерного излучения путем уменьшения астигматизмом зеркала. м

Зеркало содержит отражающий элемент и связанный с ним герметичный корпус с полостью охлаждения тыльной стороны отражающего элемента, приводной магнитострикционный цилиндр с катушкой управления, дополнительные магнитострикционные цилиндры с управляющими катушками, при этом торцы каждого цилиндра снабжены жестко связанными с ними хвостовиками и на тыльной стороне герметичного корпуса выполнены два выступа, параллельные краям зеркала, между которыми на равных расстояниях друг от друга установлены приводные магнитострикционные цилиндры с хвостовиками, закрепленными в выступах, причем выступы выполнены секционированными и каждая секция снабжена приводным магнитострикционным цилиндром. 5 ил. ному магнитострикционному цилиндру; на фиг.5 дан вид на зеркало с четырьмя секционированными выступами.

Зеркало с регулируемой кривизной содержит отражательный элемент 1 и связанный с ним герметичный корпус 2, имеющий полость охлаждения тыльной стороны отражателя. Полость может быть выполнена, например, в виде каналов произвольной формы. На тыльной стороне герметичного корпуса выполнены два параллельных краям прямоугольного зеркала выступа 3, между которыми установлены приводные магнитострикционные цилиндры 4 (фиг.1).

Если поперечные размеры зеркала достаточно протяженны, количество приводных

1820431 цилиндров может быть взято больше двух и т.д, (фиг.2. 3, 5).

Приводной магнитострикционный цилиндр 4 содержит (фиг.4) магнитострикционный сердечник 5 с двумя фланцами на концах. Между фланцами сердечника 5 размещена катушка б управления, выполненная в виде соленоида, Для уменьшения управляющего тока в катушке б путем исключения рассеяния наводимого ею магнитного потока введен магнитный экран 7, установленный на фланцах сердечника 5. К двум фпанцам сердечника 5 жестко крепятся хвостовики 8, выполненные, например, в виде винтов и служащие для крепления приводного цилиндра 4 к двум выступам 3.

В современных мощных лазерах используются большие поперечные относительно оптической оси размеры активной зоны, Резонаторы в таких лазерах дпя обеспечения проработки всего объема активной среды содержат один или несколько уголковых отражателей, в которых используются плоские прямоугольные охлаждаемые -зеркала. Кроме того, в процессе транспортировки мощного лазерного излучения используются различные поворотные зеркала, выполняемые также плоскими охлаждаемыми и имеющие значительные апертуры.

Поскольку температура отражательного элемента от лучевой нагрузки с зеркальной стороны всегда выше, чем с тыльной стороны, то это ведет к "вспучиванию" зеркала, т.е. плоское зеркало с бесконечным радиусом кривизны становится выпуклым с каким-то конечным радиусом кривизны. При этом понятие радиуса кривизны здесь используется условно, поскольку характер деформации зеркала плохо аппроксимируется каким-либо радиусом, В результате температурных деформаций плоское зеркало приобретает некоторый астигматизм, существенно ухудшающий расходимость лазерного излучения.

От "вспучивания" зеркала не,спасает ни массивное основание герметичного корпуса, ни большое число точек контакта стенок каналов охлаждения с тыльной стороны отражательного элемента, поскольку, как подчеркивалось выше, характер, деформации определяется только перепадом температур по толщине и апертуре отражательного элемента. Поэтому отражательный элемент наибоЛее целесообразно не выполнять очень тонкйм, от перепада температур это не избавит, Толщина отражательного элемента. выбирается такой, чтобы он не "вспучивался" от давления хладагента. В то же время герметичный корпус с полостью охпаждения выполняется по возможности очень тонким, Таким образом, получается довольно тонкое и упругое зеркало, которое уже целиком вместе с герметичным корпусом может деформироваться какими-либо устройствами. На этом принципе и основано предложенное плоское прямоугольное зеркало с регулируемой кривизной, работа- . ющее следующим образом.

10 Степень изменения кривизны зеркалаопределяется путем измерения расходимости лазерного излучения известными методами. Если обнаружено изменение расходимости, то в катушку 6 управления приводного магнитострикционного элемента 4 подается постоянный ток любой полярности. При этом в магнитострикционном сердечнике 5 наводится продольное, направленное вдоль его оси магнитное поле, 20 вызывающее в сердечнике эффект Джоуля.

Эффект проявляется в изменении длины сердечника. Поскольку температурная деформация плоского зеркала проявляется в его ",вспучивании", то необходимо внутреннюю охлаждаемую поверхность отражательного элемента, а вместе с ней и герметичный корпус растянуть, что может быть обеспечено при выполнении сердечника 5 из материала с положительным знаком

30 коэффициента магнитострикции. Величина приращения длины сердечника 5, пропорциональная величине управляющего тока в катушке 6, вызывает расширяющиеся усилия, соответствующие определенному и до35 статочно линейному изгибу, т.е, изменению кривизны отражающего элемента.

Поскольку температурные деформации отражающего элемента 1 проявляются в двух плоскостях, то наличие одного или не40 скольких приводных магнитострикционных цилиндров 4 при двух сплошных выступах 3» не обеспечивает изгиб зеркала в плоскости, перпендикулярной плоскости осей цилиндров 4. Поэтому возможно введение двух дру45 гих выступов со своими приводными цилиндрами (фиг.5), Этот недостаток частично устраняется при выполненИи двух параллельных выступов 3 не сплошными, а секционированными

50 (фиг.3). В этом случае каждый приводной цилиндр 4 производит коррекцию отражающего элемента в пределах зоны действия секции выступа.

При снятии управляющих воздействий с

55 приводных магнитострикционных цилиндров 4 зеркало за счет своих упругих свойств возвращается в исходное плоское состояние, что позволяет вести юстировку резонатора и оптического тракта излучения в отсутствие генерации лазера.

1820431

Формула изобретения

Зеркало с регулируемой кривизной преимущественно для лазеров, содержащее отражающий элемент и связанный с ним герметичный корпус с полостью охлежде- 5 ния тыльной стороны отражеющего элементе, приводной мвгнитострикционный цилиндр с катушкой упрэвления, о т л и ч ею щ е е с я тем, что в него введены дополнительные магнитострикционные цилинд- 10 ры с упреаляющими кетушквми, при этом торцы квждого цилиндре сньбжени жестко свяэенными с ними хаостовикеми и нв тыльной стороне герметичнога корпусе выполнены два выступа, параллельные краям зеркала, между которыми нв резных расстояниях друг ог друга установлены приводные магнитострикционные цилиндры с хвостовиками, закрепленными в выступзх, при этом выступы выполнены секционирован- . ными и каждая секция снабжена приводным мегнитострикционным цилиндром.

М Г.

5,, 1820431

Составитель Ю.Гришин

Техред M,Моргентал Корректор П,Гереши

Редактор Т.Юрчикова

Заказ 2033 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб;, 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101