201428. lajstromszámú szabadalom • Termostabil akusztooptikus módusszinkronizátor lézerekhez
1 HU 201428 B 2 ahol li: az aktív anyag hossza, l2: a hőmérsékletkompenzáló anyag hossza, vi: ultrahangsebesség az aktív anyagban, V2: ultrahangsebesség a hőmérséklet kompenzáló anyagban, aj: az aktív anyag hőtágulási tényezője, ű2: a hőmérsékletkompenzáló anyag hőtágulási tényezője, ßj: az ultrahanghullámok sebességének hőmérsékleti koefficiense az aktív anyagban, és ß2-' az ultrahanghullámok sebességének hőmérsékleti koefficiense a hőmérsékletkompenzáló anyagban. Az akusztikus rezonátor az ezüstből párolt 5 kontaktusokkal rendelkező 4 ultrahangátalakítóval van ellátva, amelynek anyaga LiNb03. A termostabil akusztooptikus módusszinkronizátor egy előnyös kiviteli alakja, amelyet Nd:YAG lézerhez készítettünk, 1 aktív anyagként ömleszett kvarcot tartalmaz, amelyben a longitudinális ultrahanghullámok sebességének ßi hőmérsékleti koefficiense pozitív. A 2 hőmérsékletkompenzáló anyag LK-3 jelű optikai üveg, amelynek ß2 hőmérsékleti koefficiense negatív, és akusztikus impedanciája lényegében azonos az ömlesztett kvarcéval. A két anyag hosszát az (1) képlet szerint választjuk meg - ez a feltétel gyakorlatilag mindig teljesíthető - és így egy hőstabil összetett akusztikus rezonátort kapunk, amely kiküszöböli az ultrahangsebesség hőmérsékletfüggéséből, valamint a hőtágulásból adódó rezonanciafrekvencia változást, és ezzel a módusszinkronizátor hatásfokának romlását. Az 1 aktív anyag és a 2 hőmérséklet kompenzáló anyag akusztikus kontaktálását a hozzájuk hasonló akusztikus impedanciájú 3 illesztőréteg biztosítja, amely példánkban egy 1 pm vastagságú műgyanta réteg. A fentieknek megfelelően összeillesztett két anyag között az ultrahanghullámok visszaverődése kisebb 1 %-nál. Az összetett akusztikus rezonátor aktív része (melyben a fény és az ultrahang kölcsönhatása történik) nem csak ömlesztett kvarcból, hanem más akusztooptikai anyagból is készülhet, melynek a szükséges hullámhosszon magas a transzmissziója, például 10,6 pm-en generáló CO2 lézerhez germánium egykristályból, TI3ASS4, KRS-5 vagy KRS-6-ból. Ebben az esetben hőmérséklet kompenzáló anyagként ömlesztett kvarcot vagy SÍO2 alapanyagú optikai üveget alkalmazhatunk, amelyekben szintén negatív az ultrahanghullám sebességének hőmérsékleti koefficiense. Ha az 1. ábra szerinti módusszinkronizátor LiN- b03-ból készült 4 ultrahangátalakítójának 5 kontaktusaira 125 MHz frekvenciájú, 2 W teljesítményű meghajtó jelet kapcsolunk, a Bragg-diffrakció hatásfoka meghaladja a 40 %-ot, ami elegendő a biztonságos módusszinkronizáláshoz egy szilárdtest lézerben. A 2. ábrán látható diagramon, amelynek vízszintes tengelyére a T hőmérséklet °C-ban, függőleges tengelyére pedig az m modulációs mélység %-ban van felmérve, az A görbe a találmány szerinti, a B görbe pedig egy hagyományos módusszinkronizátor hatásfokának hőmérsékletfüggését mutatja. Az A görbéből megállapítható, hogy a hőkompenzált módusszinkronizátor hatásfoka több mint 6 °C-os tartományban meghaladja a 40 %-ot, ugyanakkor az ömlesztett kvarcból készült hagyományos akusztooptikus módusszinkronizátor hatásfoka - a B görbének megfelelően - 1 °C-os hőmérsékletváltozásnál már majdnem a felére csökken. Ez azt jelenti, hogy a találmány szerinti hőkompenzált akusztooptikus módusszinkronizátor a hagyományossal ellentétben hőmérsékletstabilizálás nélkül alkalmazható. SZABADALMI IGÉNYPONT Termostabil akusztooptikus módusszinkronizátor lézerekhez, amelynek aktív anyagot tartalmazó akusztikus rezonátora van, amely kontaktusokkal rendelkező ultrahangátalakítóval van ellátva, azzal jellemezve, hogy az akusztikus rezonátor aktív anyagához (1) akusztikus illesztőréteggel (3) az aktív anyag (1) akusztikus impedanciájához hasonló, célszerűen attól 10 %-nál kisebb mértékben eltérő akusztikus impedanciával rendelkező hőmérsékletkompenzáló anyag (2) van illesztve, amelyben ultrahanghullám sebességének hőmérsékleti koefficiense O2) ellenkező előjelű, mint az aktív anyag (1) hőmérsékleti koefficiense (ßl), továbbá az aktív anyagból (1) és a hőmérsékletkompenzáló anyagból (2) álló összetett akusztikus rezonátorban az aktív anyag (1) és a hőmérsékletkompenzáló anyag (2) hosszának (li, I2) aránya az ultrahang terjedési irányában 12 V2 / ß2-a2\ (1) li vi ai-ßi' ahol h: az aktív anyag hossza, I2: a hőmérsékletkompenzáló anyag hossza, vi: ultrahangsebesség az aktív anyagban, V2: ultrahangsebesség a hőmérséklet kompenzáló anyagban, ai: az aktív anyag hőtágulási tényezője, <X2: a hőmérsékletkompenzáló anyag hőtágulási tényezője, ßi: az ultrahanghullámok sebességének hőmérsékleti koefficiense az aktív anyagban, és ß2: az ultrahanghullámok sebességének hőmérsékleti koefficiense a hőmérsékletkompenzáló anyagban. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 3
