Способ получения одиночных пикосекундных импульсов лазерного излучения

 

ф

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (39) (0 ? (5i)5 Н 01 " Э 10!

1",а, .?11Ф Д

%1 ... .

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ г (46) 30. 06. 91. Бюл. 1(24 (212 4037307/25 (22) 02.01,86 (71) Институт физики АН БССР (72) В.И.Катаркевич, А.Н.Рубинов и Т.Ш.Зфендиев (53) 621,375,8(088.8) (56) Bor Is. Tunable picosecund pulse generation ду an N<-laser pumped

self Q-Switched distributed feedback

dyl laser IEEE J. of Quant Electron" 1980 v . QE-16, 11?. 5, р. 517.

Bor Is., Schafer F.D. New single

pulse generation 1echnique for distributed feedback dye lasers. "Арр1.

Physics", 1983, ч. В31, р, 209, (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОДИНОЧНЫХ ПИКОСЕКУНДНЫХ ИМПУЛЬСОВ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ (57) Изобретение относится к области квантовой электроники и может быть использовано при разработке лазеров, генерирующих перестраиваемые по спек тру одиночные пикосекундные импульсы излучения. Цель изобретения — пов??шение КПД генерации. С этой целью активную среду с периодической пространственной структурой формируют с помощью двух скрещива?ощихся пучков излучения накачки субнано- или наносекундной длительности таким образом, чтобы ее продольная ось составляла с осью периодической структуры угол

oL=h/L h — поперечнь?й, à L —продольный размеры активной среды раствора красителя,. а усиление активной среды гасят излучением суперлю" минесценции, выходящим из активной среды в направлении ее продольной оси, за счет отражения его вновь в активную среду с помощью зеркала 5.

Использование излучения суперлюминесценции активной среды для гашения ее усиления позволяет примерно в два раза уменьшить энергетические затраты излучения накачки на получение одиночных пикосекундных импульсов с аналогичными характеристиками. 2 ил.

1(i I 1 265

Изобретение относится к области квантовой электроники и может быть использовано при разработке лазеров, генерирующих перестраиваемые по спект 5 ру одиночные пикосекундные импульсы излучения.

Целью изобретения является понышение КПД лазера.

На фиг. 1 представлена оптическая 10 ( схема лазера с распределенной обратной связью (РОС) для осуществления способа; на фиг. 2 — расположение активной среды и пространственной IIeриодической структуры в ней, 15

Р0С-лазер содержит цилиндрическую. линзу 1, делитель " пучка, з еркала 3, равнобедренную треугольную призму б, кювету 7 с раствором красителяя. 20

Способ осуществляется следующим образом.

Излучение накачки с длиной волны

9 „ c помощью цилиндрической линзы 1 формируют в ниде узкой полоски, затем делителем 2 делят на два пучка, которые посредством зеркала 3 и 4 направляют через треугольную призму 6 н кю,. вете 7 с раствором красителя, Пучки З0 накачки, поглощаясь и интерферируя в слое раствора красителя, контактирующем с призмой 6, создают в нем активную среду с периодической пространственной структурой, Активная сре- З5 да представляет собой узкую полоску с длиной L H BblcoTQA h B IIjInLKoLIII 8 границы раздела кювета 7 с раствором кра ителя — грань призмы б. Цилиндрическую линзу 1 устанавливают таким щ образом, что ее образующая составляет с плоскостью падения пучков накачки угол сЬ=Ь/I, рад. При этом активная среда в растворе красителя оказывается ориентированной в плоскости 8 так, что ось 9 периодической структуры составляет с. продольной осью 10 уголь =

"Й/Ь рад. (фиг. 2). Излучение генерации РОС-лазера формируется вдоль оси

9, в то время как формирование излучения суперлюминесценции происходит главным образом вдоль продольной оси

10 активной среды.

Наличие пространственного разделения каналов генерации и суперлюминесценции позволяет испольэовать излучение суперлюминесценции для гашения усиления активной среды„ Для этого п одну сторону кюветы 7 на оптическом

+, 2ь

СЬ- C — t eh с(t. t, )ЪЬ с(t +с t, ) 9

1 времена разгорания гене-. рации первого и второго пикосекундных импульсов соответственно; время разгорания импульса суперлюминесценцииу длительность (по осно» ванию) первого пикосекундного импульса; скорость света в ваку- уме, где t и1

Расстояние Ь удобно вырбать близ" ким к среднему между крайне допустимыми значениями, т.е.

Ь вЂ” — c(t, +1 +с -2t, ) ..

Выбор угла < на основании условия объясняется тем что при такой ориентации активной среды имеется хорошая пространственная развязка каналов тушения и генерации при практически неизменных пороговых и энергетических характеристиках генерации РОС-лазера, поскольку в данном случае ось

9 периодической пространственной структуры проходит через всю активную среду .раствора красителя.

Экспериментальная проверка воэможностей способа была пронеде Ia с помощью РОС-лазера (фиг. 1},В качестве источника кака ьхи применялся ГЕА P—

2 лазер с длительностью импульсов расстоянии $ от активной про и. устанавливается зеркало 5, ориентированное перпендикулярно к выходящему вдоль ее продольной оси 10 излучению суп".рлюминесценции. Расстояние h подби-рается таким образом, чтобы отраженное зеркалом 5 излучение суперлюминесценции входило обратно в активную среду в тот момент, когда формирование перного пикосекундного импульса уже завершилось, а формирование второго еще не началось. Значение Ь, удовлетворяющее укаэанным требованиям, определяется соотношением

1/т! >2с1с

0,6 «с и мош«остьнт 40 кйт, испол?в зовался эталоне?ь1й раствор красителя кумари«а 120 с концентрацией 1,4

l0 M/ë. Временные характеристики измерялись с помощью электронно-Оптической камеры АГАТ-СФ с разрешением

2,7 нс. Условия эксперимента обеспечивали формирование в растворе красителя ак- 10 тивной среды с длиной Ь=!О мм и высотой h=0,25 мм при длине волны генерации q, =440 нм. С помощью цилиндрической линзы излучение накачки формировалось в виде узкой полоски, про- 15 дольная ось которой составляла с плоскостью падения пучков накачки. угол

111=-0,025 рад. Благодаря этому продольная ось активной среды с периодической пространственной структурой сос- 20 тавляла в осЬю периодической пространственной структуры аналоеичный

yroJi =0,025 рад. По одну сторону от кеоветы с раствором красителя под углом 0,025 рад к плоскости падения пучков накачки и перпендикулярно к пучку излучения суперлюминесценции, выходящему иэ активной среды в на- правлении ее продольной оси, устанавливалось зеркало 5 с козфф11циентом 30 отфажения R "9б%. Исследовались временные характеристики генерации при различных мощностях накачки и различных расстояниях 6 между зеркалом и активной средой.

„>б

Измерения показали, что при оптическом расстоянии 5 =15 мм в РОС-лазере имеет место режим генерации одиночных пикосекундных импульсов, если !0 даже порог генерации превышается в

2,7 раза. При аналогичной мощности возбуждения, но в отсу ствии гашения (зеркало отключено) в POC-лазере генерировался цуг, состоящий из четырех импульсов, с общей длительностью

390 пс. Расстояние между отдельными импульсами в цуге составляло !00120 пс. Длительность первого импульcFl в 11> I-е ст в(та;IЯ;1а :,T TTTTPJ;T.T, >c тl,NT

ОЛИЕЕОЧ «ОГО И?1«Утl? Са 111>J т т;". ЕМОГ! С Га "

ЩЕ>1111т>М, Э «Е P ". =1Н «111111(тт111! Г . т, TTCOCP

К >т11Д«С>ГО ИМ?1";ЛЕ>С .а > IT4 31> ;.".P?«2T O C ГЯШЕ—

НИСМ, ПОСтигапа 130 НЛ? «1>И 411F .pÃÐÒÈческих затратах накачки 12 ð,ITTE!: Êoãда же Гап1ение усиления активной средЬ1 осуществлялось с помощью Hcëo?loi àòeëüного лазера на красителях, то оди«оч11ые пикосекундные импульсы с аналогичными характеристиками получались при энергетических затратах накачки

25р Дж, Таким образом, способ позволяет примерно в два раза поль.;èòü КПД генерации одиночных пикосекунд1111х импульсов по сравнению с прототипом, обеспечивая устойчивь?й режим генерации таких импульсон даже при весьма низкой стабилености импу1еьсов накачки»

Формула из обре-. ения

Способ получения одиночных пикосекундных импульсов лазерного излучения, включак?11ийт создание активной среды с периодической пространственной структурой путем сведения в растворе кр-сителя под углом друг к другу двух пучков излучеь«1я накачки наносекундной длительности и rvTTTe«vp усиления актив«ОЙ сред1>1 излуче«11ем до 712овня

НЕЕ ПОРОГОВОГО ПОСЛЕ фттР?1ИРОВаНИЯ В ней первого пикосекундного импульса, Л И Ч а 1О "„,т И и С и тЕМ т.?тО целью повьшееиия КПД лазера, активную среду соэда1от таким обРазок, чтобы ее продольная ось составляла с ось?о пеPTIoiIFDT6cKoTI ITPocTP31icтг>сннОO стРУктУ ры угол сС.=1> L, где h — поперечея>1й, а

L — продольны11 размеры активной среды раствора красителя, а усTTJIcние.ак" тивной средь гасят излучением суперлеоминесценции Гыходящим из активной среды в направлении ее продольной оси, возвращая его Обратно в =Ективную среду, Составитель А.Постельников

Редактор Т.Рыбалова Техред М.Ходанич

Корректор М.Пожо

Заказ 2572

Тираж 312

ВПИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

ll3035, Москва, Ж-35, Раушская иаб., д. 4/5

Подписное ф«4 ° ««» «««

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4