Лазер с обращением волнового фронта

 

Изобретение относится к квантовой электронике и может быть использовано в лазерной технике мощных световых пучков с однородной пространственной структурой. Цель - повышение мощности и степени когерентности излучения. В резонатор лазера, образованный выходным зеркалом 2 и ВРМБ-зеркалом 3, помещен акустооптический модулятор 4, связанный с зеркалом 3 по дифрагированному мулу, а с дополнительным зеркалом 5 - по недифрагированному лучу. Установление частоты акустического сигнала равным половине частоты сдвига в ВРМБ-зеркале позволяет избежать смещения частоты получения от центра линии усиления, что приводит к увеличению мощности излучения. 1 ил.

Изобретение относится к квантовой электронике и может быть использовано в лазерной технике мощных световых пучков с однородной пространственной структурой. Целью изобретения является повышение мощности и степени когерентности излучения. На чертеже изображена схема предлагаемого лазера. Лазер содержит активную среду 1, резонатор, образованный полупрозрачным зеркалом 2 и ВРМБ-зеркалом 3, включающим нелинейную среду и фокусирующую линзу (не показаны), акустооптический модулятор Брэгга 4 и дополнительное зеркало 5, причем акустооптический модулятор Брэгга 4 связан с ВРМБ-зеркалом 3 по дифрагированному со стороны активной среды 1 лучу, а с дополнительным зеркалом 5 по недифрагированному лучу. Лазер работает следующим образом. При накачке активной среды 1 в резонаторе, образованном зеркалами 2 и 5, по достижении порогового уровня накачки возникает когерентное излучение генерации. По достижении мощностью этого излучения определенного уровня, достаточного для осуществления ВРМБ, с помощью устройства сравнения (не обозначено) включается высокочастотное напряжение акустооптического модулятора Брэгга 4, что обеспечивает отклонение излучения в основной резонатор, образованный зеркалом 2 и ВРМБ-зеркалом 3. При этом энергия излучения, запасенная в дополнительном резонаторе, образованном зеркалами 2 и 5, направляется в кювету ВРМБ-зеркала 3, которое обращает волновой фронт падающего на него излучения, поскольку энергия излучения превышает порог ВРМБ. Дополнительное зеркало 5 при этом практически не влияет на генерацию, так как на него падает незначительная часть излучения, зависящая от контрастности акустооптического модулятора Брэгга 4. В резонаторе, образованном зеркалами 2, 3, обратная связь осуществляется с обращением волнового фронта в ВРМБ-зеркале. При этом акустооптический модулятор ориентирован относительно падающего на него луча света так, что скорости света и звука имеют встречные составляющие. В этом случае дифрагированный пучок света имеет частоту, смещенную вверх на частоту ω звуковой волны. Для каждой конкретной реализации ВРМБ-зеркала в зависимости от выбора его рабочего вещества, определяющего сдвиг Ω частоты в зеркале, требуется подбор частоты ω звуковой волны в акустооптическом модуляторе с тем, чтобы выполнялось соотношение ω= 1/2 Ω В этом случае при отклонении дифрагированного луча света акустооптическим модулятором в сторону ВРМБ-зеркала и обращении волнового фронта в ВРМБ-зеркале частота излучения смещается на 1/2 Ω вниз (в стоксовую область). При обратном прохождении излучения с обращенным волновым фронтом через модулятор встречное направление распространения первичному пучку имеет излучение +1-го порядка дифракции, частота которого имеет дополнительный сдвиг вверх на величину 1/2Ω В результате этого частота излучения, падающего на активную среду лазера после отражения в ВРМБ-зеркале, равна частоте исходного пучка, выходящего из активной среды. Установка дополнительного зеркала со стороны выходной грани акустооптического модулятора перпендикулярно недифрагированному лучу необходима из-за порогового характера возбуждения генерации (жесткий режим возбуждения) в основном резонаторе с ВРМБ-зеркалом. Это дополнительное зеркало вместе с полупрозрачным зеркалом образуют дополнительный резонатор с той же активной средой, обладающий мягким режимом возбуждения. После того, как мощность излучения в этом резонаторе достигает величины, достаточной для возникновения вынужденного рассеяния Мантельштамма-Бриллюэна, включается акустооптический модулятор и происходит переключение генерации на основной резонатор за счет дифракции света в модуляторе. Таким образом, в лазере при многократном прохождении излучения по резонатору, состоящему из обычного зеркала и ВРМБ-зеркала, смещения частоты излучения от центра линии усиления не происходит, что обеспечивает повышение мощности и улучшение временной и пространственной когерентности выходного излучения.

Формула изобретения

ЛАЗЕР С ОБРАЩЕНИЕМ ВОЛНОВОГО ФРОНТА, содержащий активную среду и резонатор, образованный полупрозрачным зеркалом и ВРМБ-зеркалом, отличающийся, тем, что, с целью повышения мощности и степени когерентности излучения, в него введены акустический модулятор Брэгга и дополнительное зеркало, модулятор Брэгга расположен между активной средой с одной стороны, ВРМБ-зеркалом и дополнительным зеркалом - с другой и оптически связан с ВМРБ-зеркалом по дифрагированному со стороны активной среды лучу, а с дополнительным зеркалом - по недифрагированному лучу, при этом частота акустического сигнала модулятора Брэгга равна половине частоты сдвига в ВРМБ-зеркале.

РИСУНКИ

Рисунок 1