Перестраиваемый лазер

 

Изобретение относится к перестраиваемым по длине волны лазерам, лазерным спектрометрам и измерительным лазерным комплексам. Целью является увеличение КПД лазера и устранение паразитных оптических компонент. В лазер, содержащий активную среду 3 и резонатор, включающий в себя автоколлимационную дифракционную решетку 7 и акустооптический дефлектор 1, работающий в режиме анизотропной дифракции, введены две поляризационные призмы 5, 6, первая из которых установлена между активной средой и дефлектором, а вторая между дефлектором и решеткой. При этом дефлектор 1, призма 5, решетка 7, зеркало 9 и призма 6 оптически последовательно связаны между собой, коэффициенты углового расширения лучей, распространяющихся от дефлектора к решетке через призму 5 и 6 равны, а углы падения этих лучей на решетку равны между собой по величине и противоположны по знаку. 1 ил.

Изобретение относится к квантовой электронике и, в частности, к перестраиваемым по длине лазерам, лазерным спектрометрам и измерительным лазерным комплексам на основе перестраиваемых лазеров. Цель изобретения увеличение КПД лазера и устранение паразитных оптических компонент. На чертеже показана оптическая схема предлагаемого лазера. Лазер состоит из акустооптического дефлектора 1, блока 2 управления дефлектором, активной среды 3, расширителя 4 пучка поляризационных призм 5, 6, дифракционной решетки 7, зеркал 8 и 9. Лазер работает следующим образом. На пьезопреобразователь акустического дефлектора 1 с блока 2 управления подается высокочастотный сигнал, и в звукопроводе дефлектора возбуждается звуковая волна. После этого активная среда 3 переводится в возбужденное состояние, что сопровождается спонтанным излучением фотонов со всеми возможными поляризациями и длинами волн из диапазона линии люминесценции активной среды. Часть фотонов распространяется в направлении расширителя 4. Затем они попадают в поляризационную призму 6, где в направлении дефлектора проходит пучок фотонов с поляризацией, соответствующей необыкновенной волне в материале дефлектора. Попадая в дефлектор, пучок дифpагирует на звуковой решетке. Часть энергии, пропорциональная некоторому коэффициенту Т₀, проходит без дифракции в нулевой порядок, поляризация которого совпадает с поляризацией падающей волны. Другая часть энергии после дифракции отклоняется и имеет значение, пропорциональное дифракционной эффективности дефлектора Т₁. Оба пучка попадают в поляризационную призму 5, где в направлении решетки 7 (второй канал поляризационной призмы) отклоняется дифрагированная волна. Нулевой порядок выводится из резонатора. На решетке фотоны разных длин волн дифрагируют под различными углами. В обратном направлении будут распространяться фотоны с некоторой длиной волны λ₁ с эффективностью, пропорциональной коэффициенту отражения R_-1. В поляризационной призме 5 эти фотоны опять направляются к дефлектору 1, где часть T₁R_-1T₀ попадает в нулевой порядок дифракции, а R_-1T₁² в дифрагированную волну. Проходя призму 6, пучок нулевого порядка отклоняется из резонатора, а дифрагированный пучок направляется вновь к активной среде 3 и после отражения от зеркала 8 возвращается в активную среду, создавая обратную связь для фотонов с поляризацией, соответствующей поляризации необыкновенной волны в материале дефлекторов, и длиной волны λ₁. В результате этого осуществляется генерация лазера с длиной волны λ₁. Часть излучения, попадая на решетку 7, проходит в нулевой порядок решетки с эффективностью R₀T₁, затем попадает в призму 6 и проходит к дефлектору 1, так как его поляризация совпадает с поляризацией обыкновенной волны в материале дефлектора. Направление этого излучения противоположно направлению нулевого порядка волны, распространяющейся от решетки в активной среде. Поэтому часть энергии Т₁R₀T₀ проходит без дифракции вновь к решетке, а часть с эффективностью Т₁²R₀ после дифракции изменяет поляризацию и через призму 6 выводится из резонатора. Энергия нулевого порядка, возникающего при дифракции на звуковой решетке волны, распространяющейся в направлении к активной среде, как уже отмечалось выше, с эффективностью Т₁R_-1T₀ отклоняется в поляризационной призме 6 к решетке 7, где часть T₁R_-1T₀R₁ отражается и опять попадает в дефлектор 1. Другая часть этой волны T₁T₀R_-1R₀ проходит в нулевой порядок решетки в направлении призмы 5 и также попадает к дефлектору 1, но только с другой стороны. В дальнейшем эти волны распределяются по каналам аналогично описанному. Таким образом, энергия всех указанных волн используется как полезная: либо выводится из резонатора через первый канал призмы 5 с неизменным направлением при перестройке, либо возвращается к решетке 7, т.е. вновь используется для обратной связи. Для перестройки длины волны необходимо изменить частоты высокочастотного сигнала в блоке 2 управления. При этом изменяется длина волны звуковой решетки в дефлекторе 1, следовательно, угол падения волны на решетку 7, как после призмы 5, так и после призмы 6.

Формула изобретения

ПЕРЕСТРАИВАЕМЫЙ ЛАЗЕР, содержащий активную среду и резонатор, включающий автоколлимационную решетку и акустооптический дефлектор в режиме анизотропной дифракции, установленный так, что плоскость изменения угла дифракции в дефлекторе совпадает с плоскостью дисперсии решетки, отличающийся тем, что, с целью увеличения КПД лазера и устранения паразитных оптических компонент, в резонаторе дополнительно установлены две поляризационные призмы, расщепляющие падающее излучение на два канала, причем поляризация пучка первого канала каждой призмы ортогональна поляризации дифрагированного в дефлекторе пучка, а поляризация пучка второго канала каждой призмы совпадает с поляризацией дифрагированного пучка, первая призма расположена между активной средой и дефлектором, вторая призма между дефлектором и решеткой, первый канал второй призмы является выходным, а решетка установлена на пути пучков вторых каналов обеих призм в области их перекрытия таким образом, что углы падения пучков от разных призм равны по модулю, но противоположны по знаку, при этом коэффициент углового увеличения пучка, прошедшего участок второго канала первой призмы от решетки к первой призме, участок резонатора между первой и второй призмами, включающий дефлектор, и участок второго канала второй призмы между призмой и решеткой, равен единице.

РИСУНКИ

Рисунок 1