Тема: Генерирование второй гармоники в ламповом CW YAG лазере

[Gall]

Не кварц ли? Кстати, у большинства прозрачных пластмасс двупреломление просто дикое. Попробуйте засунуть полиэтиленовый пакет между скрещенными поляроидами - увидите.

[V. Frankenstein]

Вроде бы не кварц. Вообще говоря помимо прочего я заметил ещё одно интересное явление. Кристалл закреплён не слишком жёстко. Так вот. Включаю лазер, устанавливается некий стационарный режим генерации, подъюстировкой резонатора и кристалла добиваюсь максимальной мощности излучения. Однако, если хотя бы легко пальцем постукивать по столику на котором установлен кристалл, или если лупить кулаком по корпусу лазера -- то в эти моменты возникают резкие вспышки излучения, яркость субъективно больше раз в 5 чем в спокойном режиме, когда лазер никто не избивает))). Логично что при таком обращении возникает вибрация кристалла. Однако если просто пробовать аккуратно его шевелить -- резкого и очень острого максимума мощности не находится. Да и любопытный тихий треск в квантроне возникающий в такт вибрации кристалла заставляет задуматься.

У меня возникло предположение -- не может ли это быть крайне похабная механическая модуляция добротности? Смещаясь, нелинейный кристалл вносит дополнительные потери в резонатор, АЭ перекачивается, а когда кристалл становится на место то  генерируется избыток мощности?  В таком условно говоря "нестационарном режиме" избиения лазера удавалось получить мощность зелени достаточную чтобы пошёл дым с черной резины... Ну... Милливатт 50, наверное.

Надо прилепить к крепежу нелинейного кристалла вибрик от телефона... Или забить на все и поставить акустоптический затвор, но вот драйвера нет к нему(((

На фотке видно как и к чему крепится удвоитель. Используется ниобат лития. Помимо прочего видно, что интенсивность зелёного луча внутри резонатора сильно больше чем на выходе. Похоже стандартное глухое зеркало на 1064 слишком сильно поглощает или отражает 532.

[Gall]

Оп. Еще как может. Зеркала какие, конфокальный резонатор? Тогда понятно, почему с прогревом выходит из режима - геометрия меняется от теплового расширения.

[V. Frankenstein]

Резонатор плоскопараллельный -- на плоских глухих зеркалах.

[avrerum]

Поставь вместо одного плоского-вогнутое с перетяжкой в нелинейном кристалле!!!

[Gall]

Резонатор плоскопараллельный -- на плоских глухих зеркалах.

Про такой я бы вообще сказал, что работать не будет. Плоскопараллельный резонатор очень капризен и неустойчив. Луч надо фокусировать - либо хотя бы одно из зеркал делают вогнутым, либо добавляют в резонатор линзы. Перетяжка луча (фокус) может быть в принципе в любом месте, но обязательно знать, где она будет.

Варианты по перетяжке:
1) Загнать ее в нелинейный кристалл, чтобы улучшить преобразование.
2) Загнать ее в АЭ, чтобы улучшить генерацию. (Нет смысла).
3) Сделать ее в воздухе между элементами, чтобы снизить нагрузку на оптику и вероятность пробоя. (Вроде тоже нет смысла).

[V. Frankenstein]

А в чем заключается его нестабильность? Лучшие результаты у меня получились как раз на плоском резонаторе. Помимо прочего сделал простейший пельтье-измеритель мощности для относительных измерений и продолжил эксперименты. Одну сторону пельтьехи закрасил маркером и подключил его к тестеру. Усреднение по нескольким измерением показало, что китайуказка тылазер303 показывает 10-11 попугаев, лазер с к301в и удвоением -- 11-12 попугаев. Не густо. Сейчас думаю, или воспроизводить схему кривого резонатора на вогнутых зеркалах или делать драйвер к акустооптическому затвору. Что одно что другое -- геморрой.

Применение вогнутого зеркала от ЛТНа (фокусное расстояние порядка 120 мм) и установки перетяжки в кристалле генерация была неустойчивой, поймать её, а особенно найти максимум мощности было крайне сложно. Саморазогрев кристалла от излучения отсутствовал.  Поворот кристалла вокруг оси тоже ни на что не влияет.

Ещё смотрел через камеру телефона на оптические элементы в лазере. Нелинейный кристалл здорово рассеивает излучение основной частоты во все стороны...

[Gall]

А в чем заключается его нестабильность? Лучшие результаты у меня получились как раз на плоском резонаторе.

Значит, неплоские зеркала были уж совсем неподходящими.

Нестабильность чисто геометрическая. Пусть фотон летит не строго по оси, а слегка под углом, или пусть зеркала находятся слегка непараллельно. Тогда видно, что фотон после многократных отражений уйдет в сторону, но, в отличие от фотонов, которые изначально летели вбок, этот успеет усилиться и прихватить с собой часть энергии. Луч такого лазера сильно расходящийся, потери большие, модовый состав малопредсказуем.

Поэтому в современных лазерах резонаторы делают чаще всего не плоскими, а, например, конфокальными, со слегка вогнутыми зеркалами. Это способствует удержанию фотонов в резонаторе. Разместив нелинейный кристалл в фокусе зеркал, можно улучшить преобразование.

Применение вогнутого зеркала от ЛТНа (фокусное расстояние порядка 120 мм) и установки перетяжки в кристалле генерация была неустойчивой, поймать её, а особенно найти максимум мощности было крайне сложно. Саморазогрев кристалла от излучения отсутствовал.  Поворот кристалла вокруг оси тоже ни на что не влияет.

Может положение перетяжки неверно посчитали? Геометрическая оптика в лазерах работает только очень приблизительно, ошибиться можно сильно. Надо считать по формулам гауссовых пучков.

[V. Frankenstein]

Есть возможность поставить 2 квантрона к301В в один резонатор с целью получения 250 Вт выходной мощности. Каким должно быть пропускание выходного зеркала при этом? С зеркалом на 23% пропускания и дним квантроном больше 50-60 Вт не выжималось, при дальнейшем увеличении мощности накачки мощность падала до срыва генерации.

[avrerum]

нуна что-б перетяжка была в центре кристалла хлопчики а иначе таки да не будет мощи полноценной

[Gall]

В непрерывном режиме квантроны? Так тогда оба зеркала 100% и нелинейный кристалл внутрь резонатора. В такой геометрии можно очень просто сделать: все симметрично, кристалл посередине. Тогда и перетяжка в силу симметрии точно в кристалле будет, можно даже не считать.

[V. Frankenstein]

Спс. Тогда придется искать 100% отражающие вогнутые зеркала на 1064нм с одинаковым фокусным расстоянием порядка полметра, так как общая длина резонатора -- метр... И где б их нарыть...

[Gall]

У китайцев нет? Просто два одинаковых зеркала найти вроде нетрудно. А радиус кривизны в такой конфигурации не очень важен, перетяжка все равно в середине получится.

[V. Frankenstein]

Нашлись... Даже с нужным фокусным расстоянием полметра. Правда цена диковатая, 36 баксов за штучку, совсем не китайская)

[V. Frankenstein]

Решил вернуться снова к экспериментам с твердотельным лазером и попыткам заставить его работать в штатном импульсном режиме. Итак, вводные: все тот же г-ОИ-8, с квантроном К301А, с штатными зеркалами резонатора (выпуклое глухое с R=40 см и выходное 16% пропускания), акустооптический затвор МЗ-305. Система охлаждения штатная УО-1. Источник питания новый самодельный, обеспечивает ток накачки до 40А с пульсациями напряжения на лампе не более 0.5В. Источник питания затвора тоже самодельный, делался на основе схем спиковского ИПАОЗ, обеспечивает питания затвора ВЧ-напряжением с частотой 50 МГц и импульсной модуляцией. Частота повторения импульсов регулируется в пределах от 2 до 12 кГц, длительность 5 мкс по основанию . (в инструкции от СПИКа указываются пределы длительности от 5 до 10 мкс)

Теперь о проблемах: мощность как ни крути сильно ниже паспортной, даже с выключенным затвором (режим свободной генерации). Порог генерации почему-то слишком высок, порядка 30А. Одномод с помощью диафрагмы получить практически невозможно -- мощность или очень мала (видно лишь по визуализатору и едва жжёт черную бумагу) или же генерация вообще срывается. А должно быть 8 Вт на ТЕМ00 по паспорту. При включении затвора с вынутой диафрагмой лазер таки переходит в импульсный режим и выдает несколько ватт мощи, но при этом мощность сильно гуляет в обе стороны в масштабе времени в десятки секунд. Это хорошо видно по осциллографу, когда наблюдаю импульсы с фотоэлемента -- амплитуда все время гуляет вверх-вниз. Что ещё характерно -- при увеличении частоты повторения импульсов средняя мощность падает, вместо того, чтобы увеличиваться а потом входить в насыщение.

Менял несколько квантронов (с другими квантронами всё ещё хуже), перенастраивал несколько раз резонатор, температура воды не поднимается выше 20-25 градусов, но всё бестолку. Лазер не выдает паспортные параметры. Что-то я явно упускаю, но непонятно что. Есть ли какие-то соображения на этот счет?