электрооптический элемент для твердотельных лазеров

Формула изобретения

1. Электрооптический элемент для твердотельных лазеров, содержащий кристалл ниобата лития с двумя рабочими поверхностями, одна из которых соединена с первой пластиной, отличающийся тем, что другая рабочая поверхность кристалла соединена с второй пластиной, при этом пластина выполнена из материала, лазерная прочность поверхности которого превышает ее значение для ниобата лития, и соединена с кристаллом методом твердофазной диффузии.

2. Элемент по п.1, отличающийся тем, что пластины выполнены из кристалла танталата лития, направление оптической оси которого совпадает с ее направлением для ниобата лития.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к лазерной технике и может быть использовано для модуляции добротности резонатора твердотельных лазеров.

Известен электрооптический элемент из кристалла ДКДР, обладающий высокой однородностью и малым поглощением на длине волны генерации, высокими значениями электрооптических коэффициентов и стойкостью к действию лазерного излучения. Однако в этих кристаллах имеет место значительная зависимость электрооптических коэффициентов от температуры, что является причиной изменения управляющего напряжения на электрооптическом затворе /ЭОЗ/ из элемента ДКДР с изменением окружающей температуры. Кроме того, кристаллы ДКДР гигроскопичны и требуют тщательной герметизации корпуса ЭОЗ на основе этих кристаллов /1/.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является электрооптический элемент из кристалла ниобата лития с двумя рабочими поверхностями, одна из которых соединена с пластиной. Кристаллы ниобата лития лишены указанных недостатков, но их поверхностная лазерная прочность в 2.3 раза ниже ее значения для кристаллов ДКДР /2/.

Сущность предлагаемого изобретения состоит в том, что электрооптический элемент представляет собой бикристаллическую систему, в которой две рабочие поверхности, перпендикулярные оптической оси Z кристалла ниобата лития, методом твердофазной диффузии соединены с пластиной из кристалла, лазерная прочность поверхности которого превышает ее значение для поверхности ниобата лития. Максимальная толщина кристалла, защищающего рабочие поверхности ниобата лития, определяется общими габаритами электрооптического элемента и допустимыми пассивными потерями, в то время как максимальное значение определяется глубиной трещиноватого слоя, образующегося в процессе его оптической обработки. При этом естественно, что коэффициенты линейного расширения материалов в плоскости XY должны быть согласованы в широком интервале температур, определяемом техническим процессом их соединения.

Пример. Бикристаллический оптический элемент представляет собой параллелепипед, состоящий из кристалла ниобата лития размером 6,36,320 мл, рабочие торцы которого / оси Z/ методом твердофазной диффузии соединены с плоскопараллельными пластинам из кристалла танталата лития, лазерная прочность поверхности которого более чем в 2 раза превышает ее значение для ниобата лития. Толщина пластин танталата лития составляет 0,5 мм. Они обработаны по оптическому классу чистоты и просветлены на длину волны генерации. При этом направления оптической оси двух кристаллов совпадает.

Следует отметить, что микроскопические и поляриметрические исследования бикристаллического элемента ниобата-танталата лития показали отсутствие в межфазной границе посторонних включений, а также возможность механических напряжений. Бикристаллический электрооптический элемент с нанесенными на его боковые поверхности электродами работает аналогично известному электрооптическому затвору из ниобата лития /1/.

Результаты сравнительных испытаний электрооптических элементов из ниобата лития и бикристалла ниобата-танталата лития сведены в таблицу 1.

Как следует из таблицы, предлагаемый электрооптический элемент при одинаковых основных параметрах обладает более чем в 2 раза большей лазерной прочностью поверхности. Это обстоятельство позволяет получать большие предельные энергии излучения, в частности, в лазерах на АИГ: Nd³⁺ с простыми конструкциями затворов, повышает надежность лазеров и позволяет расширить область применения электрооптических элементов на основе ниобата лития, например для лазеров на стекле.