ITMO
en/ en

ISSN: 1023-5086

en/

ISSN: 1023-5086

Научно-технический

Оптический журнал

Полнотекстовый перевод журнала на английский язык издаётся Optica Publishing Group под названием “Journal of Optical Technology“

Подача статьи Подать статью
Больше информации Назад

DOI: 10.17586/1023-5086-2025-92-02-3-15

УДК: 535.514

Поляризующая призма-анаморфот с коллинеарными входным и выходным пучками лазерного излучения

Ссылка для цитирования:
 Давыдов Б.Л., Крылов А.А. Поляризующая призма-анаморфот с коллинеарными входным и выходным пучками лазерного излучения // Оптический журнал. 2025. Т. 92. № 2. С. 3–15. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2025-92-02-3-15 Davydov B.L., Krylov A.A. Polarizing anamorphic prism with collinear input and output laser beams [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2025. V. 92. № 2. P. 3–15. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2025-92-02-3-15
Ссылка на англоязычную версию:
-
Аннотация:

Предмет исследования. Призма, выполненная из современных двулучепреломляющих монокристаллов YVO4, GdVO4, TiO2, α-BaB2O4, для изменения поперечного сечения (анаморфирования) коллимированного лазерного пучка и обладающая поляризующим эффектом. Цель работы. Разработка кристаллической призмы-анаморфота с коллинеарными (параллельными) входным и выходным пучками лазерного излучения и обладающей поляризующим эффектом на основе оптически анизотропных кристаллов с большими значениями индексов преломления (и двулучепреломления) и гораздо более высокими, в сравнении со стандартными стёклами, коэффициентами теплопроводности. Метод. Особенностью конструкции призмы является наличие в ней двух анизотропных полных внутренних отражений лазерного излучения, позволивших реализовать коллинеарность входного, в общем случае, неполяризованного пучка и используемого (полезного) выходного пучка с р-поляризацией (p-пучка). Сильное двулучепреломление применённых кристаллов придаёт призме дополнительное свойство высококачественного поляризатора, из которого два плоско поляризованных пучка выходят в воздух под разными углами. Призма характеризуется минимальными отражательными потерями, обусловленными тем, что полезный p-пучок на одной из граней призмы преломляется под углом Брюстера, а на другую грань, интерференционно просветлённую, падает нормально. Основные результаты. Показано, что при отражательных потерях выходного р-пучка на уровне 1%, призмы, изготовленные на определённые рабочие длины волн, могут применяться в гораздо более широких спектральных интервалах. В этом смысле особенно выделяется призма из нелегированного кристалла ванадата гадолиния GdVO4, для которой обнаружена исключительно слабая зависимость параметров пучков от длины волны излучения в спектральном диапазоне 0,4–2,0 мкм. Учитывая отмеченное свойство «спектральной независимости» и высокие индексы преломления обыкновенной и необыкновенной волн (а также двулучепреломления), нелегированный кристалл GdVO4 вполне может быть использован в поляризационной оптике для конструирования элементов с низкой спектральной зависимостью выходных параметров. Практическая значимость. Полученные в работе результаты расчётов анаморфирующей призмы-поляризатора могут быть полезны при разработке прототипов устройств для ввода излучения мощных лазерных диодов накачки в многомодовые световоды, а также при конструировании сканеров и дефлекторов лазерного излучения.

Ключевые слова:

лазерное излучение, призмы-анаморфоты, кристаллические поляризаторы, коллинеарные световые пучки, преломление Брюстера, двулучепреломление, кристаллы YVO4, GdVO4, TiO2, α-BaB2O4

Коды OCIS: 120.4640, 230.1360, 230.5480, 240.5440, 260.1180

Список источников:

1. Электронный ресурс URL: https://fiberlaser.ru/(ООО НТО «ИРЭ–ПОЛЮС» / Каталог продукции: мощные волоконные лазеры)
 Electronic resource URL: https://fiberlaser.ru/(“IRE–POLUS” group Ltd / Product list: powerful fiber lasers)
2. Электронный ресурс URL: http://www.ipgphotonics. com (компания «IPG Photonics»/ Каталог продукции: мощные волоконные лазеры)
 Electronic resource URL: http://www.ipgphotonics. com («IPG Photonics» company / Product list: powerful fiber lasers)
3. Wu W., Han P., Shi S., Wu F. Design and performance analysis of a single-unit polarizing beam-splitting prism based on negative refraction in a uniaxial crystal // Applied Optics. 2019. V. 58. № 26. P. 7063–7066. https://doi.org/10.1364/AO.58.007063
4. Chen Q., Dou Z. Analysis and application of negative refraction of YVO4 // Applied Physics. 2019. V. 9. № 12. P. 504–510. https://doi.org/10.12677/APP.2019.912062
5. Давыдов Б.Л. Отражение лазерного излучения от оптически анизотропного кристалла с сохранением поляризационной экстинкции // Оптический журнал. 2020. Т. 87. № 7. С. 65–72. http://doi.org/
10.17586/1023-5086-2020-87-07-65-72
 Davydov B.L. Laser beam reflection from an optically anisotropic crystal retaining polarization extinction // Journal of Optical Technology. 2020. V. 87. № 7. P. 434–439. https://doi.org/10.1364/JOT.87.000434
6. Давыдов Б.Л. Монопризменный поляризатор для лазерного излучения повышенной мощности // Оптический журнал. 2022. Т. 89. № 6. С. 33–42. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2022-89-06-33-42
 Davydov B.L. Single-prism polarizer for laser emission with higher power // Journal of Optical Technology. 2022. V. 89. № 6. P. 332–338. https://doi.org/10.1364/JOT.89.000332
7. Электронный ресурс URL: http://www.edmundoptics. com (Компания «Edmund Optics» / Каталог продукции: анаморфирующие призмы).
 Electronic resource URL: http://www.edmundoptics. com («Edmund Optics » Company / Product list: anamorphic prisms).
8. Fantone S.D. Anamorphic prism: a new type // Applied Optics. 1991. V. 30. № 34. P. 5008–5009. https://doi.org/10.1364/AO.30.005008
9. Мустель Е.Р., Парыгин В.Н. Методы модуляции и сканирования света. Москва: Наука, 1970. 214 с.
 Mustel E.R., Parygin V.N. Methods of light modulation and scanning [in Russian]. Moscow: Nauka, 1970. 214 p.
10. Давыдов Б.Л., Ягодкин Д.И. Компактные призмы для поляризационного разделения пучков волоконных лазеров // Квантовая электроника. 2005. Т. 35. № 11. С. 1064–1070. https://doi.org/10.1070/QE2005v035n11ABEH009791
 Davydov B.L., Yagodkin D.I. Compact prisms for polarisation splitting of fibre laser beams // Quantum Electronics. 2005. V. 35. № 11. P. 1064–1070. https://doi.org/10.1070/QE2005v035n11ABEH009791
11. Давыдов Б.Л. Поляризационное разделение лазерных пучков на большие углы с минимальными отражательными потерями // Квантовая электроника. 2006. Т. 36. № 5. С. 473–482. https://doi.org/10.1070/QE2006v036n05ABEH013247
 Davydov B.L. Polarisation splitting of laser beams by large angles with minimal reflection losses // Quantum Electronics. 2006. V. 36. № 5. P. 473–482. https://doi.org/10.1070/QE2006v036n05ABEH013247
12. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Электродинамика сплошных сред. Москва: Наука, 1982. 620 с.
 Landau L.D., Lifshits E.M. Electrodynamics of continuous media [in Russian]. Moscow: Nauka, 1982. 620 p.
13. Электронный ресурс URL: www.unitedcrystals.com (Компания «United Crystals» / Каталог продукции: лазерные и нелинейно-оптические анизотропные кристаллы).
 Electronic resource URL: www.unitedcrystals.com («United Crystals» Company / Product list: laser and nonlinear anisotropic crystals).
14. Электронный ресурс URL: www.lasercomponents. com (Компания «Laser Components» / Каталог продукции: лазеры и оптические комплектующие).
 Electronic resource URL: www.lasercomponents.com («Laser Components » Company / Product list: lasers
and optical components).
15. Электронный ресурс URL: www.newlightphotonics. com (Компания «New Light Photonics» / Каталог продукции: лазерные и нелинейно-оптические анизотропные кристаллы).
 Electronic resource URL: www.newlightphotonics. com («New Light Photonics » Company / Product list: laser and nonlinear anisotropic crystals).
16. Sato Y., Taira T. Highly accurate interferometric evaluation of thermal expansion and dn/dT of optical materials // Optical Materials Express. 2014. V. 4. № 5. P. 876–888. https://doi.org/10.1364/OME.4.000876
17. Bass M., Van Stryland E.W., Williams D.R., Wolfe W.L. Handbook of optics (Properties of materials, nonlinear optics, quantum optics). New York: McGraw–Hill, 1995.
18. Электронный ресурс URL: www.foctek.com (Компания «Foctek» / Каталог продукции: оптические комплектующие).
 Electronic resource URL: www.foctek.com («Foctek» Company / Product list: optical components).