Лазер на парах меди

 

ЛАЗЕР НА ПАРАХ МЕДИ, содержащий активный злемент, помещенный в неустойчивый резонатор, отличающийся тем, что, с целью сужения линии лазерного излучения, активный злемент дополнительно помещен в соленоид, ось которого совпадает с осью активного злемента, а напряженность магнитного поля которого на оси равна 270-312 Э.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Н 01 $3/227, 3/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2 1) 3370241/25 (22) 29.12.81 (46) 07.09,92. Бюл, М 33 (71) Институт оптики атмосферы Томского филиала СО АН СССР (72) П;Д.Колбычева и А.Н.Солдатов (53) 621.375.8(088.8) (56) Амбарцумян P,В. и др; Исследование спектра излучения НЕ-Ne лазера с нерезонансной обратной связью. ЖЭТФ, 1970, т.58, в.2, с.444.

ЗемсковК.И. идр. Применение неустойчивых резонаторов для получения дифракИзобретение относится к атома рн ым газоразрядным лазерам с управляемой шириной линии излучения и может быть использовано для увеличения пиковой мощности и спектральной яркости на парах металлов.

Известен газовый лазер, в котором для сужения линии излучения активный элемент лазера, имеющий коэффициент усиления, обеспечивающий сверхсветимость (60 дб)м1,устанавливают в резонатор с нерезонансной обгонной связью.

Поскольку связь нерезонансная, то усиливаться может только то излучение, частота которого близка к центру атомной линии усиления. Полученная в таком резонаторе генерация имеет ширину линии излучения

15 МГц, что в 10 раз уже атомной линии усиления ксенона.

Недостатком такого лазера является ограниченность его применимости: атомная линия усиления лазера должна иметь только один максимум.,, Ы,, 1111663 А1 ционной расходимости излучения импульсных газовых лазеров с большим усилием.—

Квантовая электроника, 1974, N. 4, с.863, (54)(57) ЛАЗЕР НА ПАРАХ МЕДИ, содержащий активный элемент, помещенный в неустойчивый резонатор, отличающийся тем, что, с целью сужения линии лазерного излучения, активный элемент дополнительно помещен в соленоид, ось которого совпадает с осью активного элемента, а напряженность магнитного поля которого на оси равна 270 — 312 Э.

Наиболее близким является лазер на парах меди, содержащий активный элемент, помещенный в неустойчивый резонатор.

Однако в случае, если атомная линия усиления имеет несколько максимумов (как это имеет место для лазеров на парах металлов с линиями усиления, имеющими сверхтонкую структуру), генерация в лазере с неустойчивым резонатором будет осуществляться на каждом из этих максимумов и линия излучения лазера будет недостаточно узкой.

Цель изобретения — сужение линии излучения лазера, Атомная линия усиления лазера при этом имеет сверхтонкую структуру.

Поставленная цель достигается тем, что в лазере на парах меди, содержащем активный элемент, помещенный в неустойчивый резонатор, активный элемент дополнительно помещен в соленоид, ось которого совпадает с осью активного элемента, а напряженность магнитного поля на оси соленоида равна 270-312Э.

1 1 11663

На активный элемент атомарного газоразрядного лазера надо накладывать магнитное поле до величины, обеспечивающей перекрытие контуров усиления отдельных компонент сверхтонкой структуры, . 5

Для сужения линии излучения 510,6 нм лазера на парах меди продольное магнитное поле должно быть величиной 270 — 312 Э, Наложение магнитного поля до величины, обеспечивающей перекрытие контуров 10 усиления отдельных компонент сверхтонкой структуры, обеспечивает уширенив каждой линии сверхтонкой структуры такое, что суммарный контур атомной линии усиления становится однородным и с одним максиму- 15 мом.

Линия излучения лазера на парах меди

510,6 нм суммируется из девяти компонент сверхтонкой структуры. принадлежащих Си, плюс девять компонент, принадлежа- 20 щих Си (в естественной смеси 69 Cu u з

31; С),т.е. всего 18 компонент. Доплеровская ширина каждой компоненты при температуре 1500 С равна 2214 МГц, Если интенсивность сильнейшей компоненты 25 принять за 100, то остальные интенсивности и частотные сдвиги распределяются следующим образом (см, табл,).

F,F — полные угловые моменты верхнего и нижнего состояний, 30

ЬР— частотный сдвиг компонент сверхтонкой структуры от центра суммарной атомной линии усиления лазера, 4 н. — интенсивность линии каждой компоненты сверхтонкай структуры относи- 35 тельно сильнейшей из компонент, Суммарная атомная линия усиления для линии излучения 510.6 нм имеет три максимума. При установке активного элемента лазера йа парах меди в резонатор с 40 нереэонансной обратной связью или неустойчивый резонатор линия излучения лазера стягивается к трем максимумам.

При наложении продольного магнитного поля на активный элемент лазера каждая 45 из линий сверхтонкой структуры расщепляется на две (o слабом поле можно пренебречь разницей между факторами расщепления Ланде (g) для верхнего (д1 =

=-1,333) и нижнего (gz= 1,2) уровней и считать, что выполняется простой эффект 3ееM3 HG).

Если величина магнитного поля составляет 270 Э, то ширина каждой компоненты сверхтонкой структуры увеличивается на

960 МГц, при этом все линии сверхтонкой структуры перекрываются, суммарная линия усиления лазера имеет один максимум и однородна.

В этом случае при наличии нерезонансной обратной связи или неустойчивого резонатора линия излучения лазера стягивается к одному максимуму и будет по меньшей мере в три раза уже, чем беэ магнитного поля. Если величина магнитного поля больше, чем 312 Э, то каждая компонента сверхтонкой структуры разделяется на две, причем компоненты расходятся на величину более, чем 1107 МГц, и суммарная линия усиления имеет два максимума (второй максимум соответствует и компоненте линии сверхтонкой структуры Ь 1) (см, таблицу), Следует отметить, что, поскольку лазер на парах меди импульсный, то желательно обеспечить перемешивание уровней сверхтонкой структуры (находящихся в магнитном поле и перекрывающихся) за время меньшее, чем длительность импульса. Поэтому для лазера на парах меди удобно взять давление буферного газа 26 кПа или больше, тогда время перемешивания будет саста влять величину менее одной наносекунды, Для лазеров с накачкой постоянным разрядом давление буферного газа не имее- значения. Поскольку лазер на парах меди самоограниченный, то чем уже линия излучения, тем короче будет импульс излучения при прочих равных условиях, например, накачке, и тогда будет пиковая мощность лазера.

В данном примере уменьшена ширина линии излучения лазера более чем в три раза, при этом энергия излучения остается такой же, как и беэ магнитного поля, Благодаря этому увеличиваются спектральная яркость и мощность излучения, 1111663

Составитель Л. Лошкарева

Редактор E. Гиринская Техред М.Моргентал Корректор С. Пекарь

Заказ 4052 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; улХагарина, 101