Двулучепреломляющий селектор длины волны генерации лазеров

 

Изобретение относится к квантовой электронике и позволяет сохранить максимальную селективность при перестройке во всем рабочем диапазоне. Селектор образован стопой плоскопараллельных пластинок из одноосного кристалла, установленных под углом Брюстера к оптической оси устройства. Кристаллические оптические оси пластинок ориентированы по отношению к нормалям к их поверхностям под одинаковым углом β, определяемым из соотношения , где n - средний показатель преломления кристаллического материала. Селектор обеспечивает широкодиапазонную перестройку лазера при отклонении угла φ в очень узком интервале значений от 45. 3 ил.

Изобретение относится к области квантовой электроники и предназначено для перестройки по длинам волн линии генерации лазеров с широкой однородно ускоренной линией усиления. Цель изобретения - обеспечение максимальной селективности двулучепреломляющего селектора при перестройке во всем рабочем диапазоне. На фиг. 1 изображена геометрия двулучепреломляющей пластины; на фиг. 2 - спектральная функция пропускания селектора - прототипа и предложенного селектора в центре рабочего диапазона; на фиг. 3 - спектральные кривые пропускания селектора-прототипа (кривая 1) и данного селектора (кривая 2) на границах рабочего диапазона. Селектор содержит стопу плоско-параллельных пластинок из одноосного кристалла, установленных под углом Брюстера к оптической оси селектора с возможностью синхронного разворота вокруг нормалей к их поверхностям. При этом кристаллические оптические оси пластинок ориентированы по отношению к этим нормалям под одинаковым углом β , который определяется из соотношения β= Arcsin [1/ ] , (1) где n - средний показатель преломления используемого кристаллического материала n = (n_l + n_o)/2, где n_l, n_o - главные показатели преломления. Предлагаемый селектор работает следующим образом. Наибольшую остроту пики пропускания имеют в случае, когда проекция оптической оси на плоскость АВС, нормальную к направлению распространения OZ, составляет с плоскостью падения OFZA, в которой лежит вектор поляризации лазерного излучения , угол ϕ , равный 45^о. На фиг. 2 показана спектральная функция пропускания селектора, составленного из трех пластин с отношением толщин 1: 2: 9 в ситуации, когда угол ϕ = 45^о. По горизонтальной оси отложена разность фаз Ф, по вертикальной - значения пропускания селектора. Функция пропускания показана для половины области свободной дисперсии, вторая половина представляет собой зеркальное отражение первой. Побочные пики пропускания (фиг. 2) с амплитудой, меньшей 1, - это следствие неполной развязки звеньев селектора частичными поляризаторами. При перестройке селектора путем вращения пластины, т. е. изменении угла α между проекцией оптической оси на поверхность пластины и плоскостью падения OFZA, изменяется также и угол ϕ , что приводит к уширению пиков пропускания селектора и, что еще в большей степени нежелательно, к росту амплитуды побочных пиков. На фиг. 3 (кривая 1) показана функция пропускания селектора при отклонении угла ϕ на 15^о от его оптимального значения ϕ = 45^о. Рост амплитуды побочных пиков приводит к захвату генерации одним из них при попытке перестроиться к границе рабочего диапазона красителя или лазерного кристалла, что ограничивает рабочий диапазон селектора. Особенно сильно это проявляется в лазерах высокой мощности. В основу данного селектора положен такой выбор ориентации оптической оси в пластинке, который обеспечил бы широкодиапазонную перестройку лазера при изменении угла ϕ в очень узком интервале значений в окрестности 45^о. При вращении пластинки относительно оси ОА (фиг. 1) оптическая ось ОВ описывает некоторую коническую поверхность с углом β между образующей и осью конуса. Если выбрать угол β таким, чтобы этот конус касался плоскости ODZ, составляющий угол 45^о с плоскостью падения OFZA, то, если центр рабочего диапазона соответствует точке касания, вращение пластинки в обе стороны от точки касания вызывает большие изменения угла γ при практически неизменном угле ϕ . Величина соответствующего угла β определяется соотношением (1). (56) Патент США N 3868592, кл. 331/94. 5С, опублик. 1975. IEEE Journ. of Quant. Elect. , v. QE-10, N 8, 1974, р. 577-579.

Формула изобретения

ДВУЛУЧЕПРЕЛОМЛЯЮЩИЙ СЕЛЕКТОР ДЛИНЫ ВОЛНЫ ГЕНЕРАЦИИ ЛАЗЕРОВ, содержащий стопу плоскопараллельных пластинок из одноосного кристалла, установленных под углом Брюстера к оптической оси селектора с возможностью синхронного разворота вокруг нормалей к их поверхностям, причем кристаллические оптические оси пластинок ориентированы по отношению к этим нормалям под одинаковым углом β, отличающийся тем, что, с целью сохранения максимальной селективности при перестройке во всем рабочем диапазоне, угол β между нормалью и оптической осью пластинок определяется из соотношения β= Arcsin[1/] где n - средний показатель преломления используемого кристаллического материала n = (n_l + n₀)/2, где n_l, n₀ - главные показатели преломления.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3