Резонатор

 

Использование:квантовая электроника, резонаторы для лазеров. Сущность изобретения: резонатор содержит плоское кольцевое зеркало, установленные коаксиально внутреннее и кольцевое внешнее конические зеркала с прямолинейными образующими . На выходе конических зеркал установлена первая пара софокусных выпуклого и вогнутого цилиндрических зеркал, фокусная ось которых перпендикулярна оси конических зеркал и расположена от оси конических зеркал на расстоянии, равном сумме радиуса внутреннего конического зеркала и половины высоты выпуклого цилиндрического зеркала. Между коническими зеркалами и первой парой цилиндрических зеркал установлена вторая пара софокусных выпуклого и вогнутого цилиндрических зеркал, фокусная ось которых перпендикулярна фокусной оси первой пары и расположена от оси конических зеркал на расстоянии, равном сумме радиуса внутреннего конического зеркала и половины высоты выпуклого цилиндрического зеркала второй пары цилиндрических зеркал. 1 ил. ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧ Е СКИХ

РЕСПУБЛИК Ы 1803950 А1 (si)s Н 01 S 3/08

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) /

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН И ",.""-:, -::: -::,,",!

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

О

Од

Q1

О (21) 4815497/25 (22) 19,04,90 (46) 23.03.93, Бюл. ¹ 11 (71) Центральный научно-исследовательский институт машиностроения (72) В.И.Шалашков и В.Г.Марченко (56) Патент США № 3969687, кл. Н 01 S 3/081, 1976.

Патент США

¹ 4598408, кл. Н 01 SЗ/083,,1986. (54) РЕЗОНАТОР (57) Использование: квантовая электроника, резонаторы для лазеров. Сущность изобретения; резонатор содержит плоское кольцевое зеркало, установленные коаксиально внутреннее и кольцевое внешнее конические зеркала с прямолинейными образующими. На выходе конических зеркал

Изобретение относится к квантовой электронике, в частности к резонаторам для

Квантовых генераторов, и может быть использовано в устройствах создания когерентного излучения, Цель изобретения — повышение эффективности генерации когерентного излучения.

На чертеже изображен предлагаемый резонатор: 1 — плоское кольцевое зеркало;

2 — генератор активной среды 3; 4 — коническое кольцевое зеркало; 5 — соосное с ним коническое зеркало; 8 — выпуклое и 9 — вогнутое софокусные цилиндрические зеркала первой пары; 7 — выпуклое и 6 — вогнутое софокусные зеркала второй пары цилиндрических зеркал; Fo — ось кольцевых зеркал;

F< и Рг — фокусные оси первой и второй пары софокусных цилиндрических зеркал, установлена первая пара софокусных выпуклого и вогнутого цилиндрических зеркал, фокусная ось которых перпендикулярна оси конических зеркал и расположена от оси конических зеркал на расстоянии, равном сумме радиуса внутреннего конического зеркала и половины высоты выпуклого цилиндрического зеркала, Между коницескими зеркалами и первой парой цилиндрических зеркал установлена вторая пара софокусных выпуклого и вогнутого цилиндрических зеркал, фокусная ось которых перпендикулярна фокусной оси первой пары и расположена от оси конических зеркал на расстоянии, равном сумме радиуса внутреннего конического зеркала и половины высоты выпуклого цилиндрического зеркала второй пары цилиндрических зеркал. 1 ил.

В известных резонаторах когерентное излучение по всей кольцевой апертуре квантового генератора со средой в виде цилиндрического слоя создается с помощью телескопического резонатора сходящейся волны за счет схождения излучения к оси кольцевых конических зеркал до размеров первой зоны Френеля, площадь которой в сечении (на зеркалах) S<= (V 2Ñ ), где 1 длина волны излучения; L — расстояние между зеркалами. В реальных условиях для лазера на стекле с неодимом с длиной волны

1,06 мкм и расстоянием между зеркалами 1 м площадь зоны Френеля 10 см, что ограничивает при зеркалах с выдерживаемой плотностью мощности 10 Вт/см мощз г ность генерируемого излучения величиной

10 — 100 Вт.

1803950

B предлагаемом телескопическом резонаторе сходящейся волны когерентность по кольцевой апертуре создается последовательно: сначала по вертикальным слоям в первой паре цилиндрических зеркал, затем между слоями во второй паре. B обоих случаях излучение сходится до зоны Френеля только по одной координате до величины

V/ÕÑ, а по другой координате это будет линия длиной, равной диаметру пучка излучения на выходе из системы конических зеркал, т.е. площадь зоны схождения

Яф d л Л.упри диаметре пучка d см на один-два порядка выше, чем в прототипе.

Следовательно, во столько же раз меньше нагрузки на зеркалах и больше возможная генерируемая мощность.

B телескопическом резонаторе сходящейся волны с двумя парами цилиндрических зеркал излучение, спонтанно возникшее в активной среде 3, отразившись от плоского кольцевого зеркала 1, пройдя вновь активную среду 3, попадает на кольцевое коническое зеркало 4, поворачивается к оси Fo и попадает на коническое зеркало 5. При этом процессе в установившемся режиме кольцевая апертура преобразуется в круговую меньшего диаметра, Далее пучок попадает на отражающую поверхность вогнутого цилиндрического зеркала 9, фокусная ось F< которого лежит в плоскости, перпендикулярной оси конических зеркал Fo. С целью исключения потерь излучения необходимо, чтобы расстояние между осью Fo и фокусной осью Е1 было равно сумме радиуса конического зеркала 5 и половины высоты софокусного с цилиндрическим зеркалом 9 выпуклого зеркала 8; ширина цилиндрических зеркал должна быть не меньше диаметра конического зеркала 5. B этой телескопической системе пучок сходится к ее осевой области до размеров первой зоны Френеля и далее растекается по всей апертуре цилиндрического телескопа в обе стороны от центра.

Ширина пучка остается та же, а высота становится равной разности между половинами высот вогнутого и выпуклого (9 и 8) цилиндрических зеркал. Одна часть пучка возвращается в активную среду, а другая попадает на отражающую поверхность вог5

50 нутого цилиндрического зеркала 6 и далее на софокусное с ним выпуклое цилиндрическое зеркало 7, В этом втором цилиндрическом телескопе излучение также сходится до осевой области, оставаясь по ширине того же размера, но так как фокусная ось второго цилиндрического телескопа Fz расположена в плоскости, которая перпендикулярна фокусной оси F> первого цилиндрического телескопа и параллельна оси конических зеркал Fo, то синхронизация излучения происходит по координате, перпендикулярной координате синхронизации первой пары цилиндрических зеркал.

В итоге происходит фазовая синхронизация излучения по двум взаимно перпендикулярным координатам, что приводит к фазовой синхронизации по кольцевой апертуре, но в отличие от прототипа снижаются световые нагрузки на зеркалах, повышается мощность генерируемого излучения и КПД, а расходимость приближается к предельной дифракционной, т,е. повышается эффективность генерации когерентного излучения.

Формула изобретения

Резонатор, содержащий плоское кольцевое зеркало, установленные коаксиально внутреннее и кольцевое внешнее конические зеркала, выполненные с прямîRèнеиными образующими, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности генерации когерентного излучения, на выходе конических зеркал установлена первая пара софокусных выпуклого и вогнутого цилиндрических зеркал, фокусная ось которых перпендикулярна оси конических зеркал и расположена от оси конических зеркал на расстоянии, равном сумме радиуса внутреннего конического зеркала и половины высоты выпуклого цилиндрического зеркала, между коническими зеркалами и первой парой цилиндрических зеркал установлена вторая пара софокусных выпуклого и вогнутого цилиндрических зеркал, фокусная ось которых перпендикулярна фокусной оси первой пары и расположена от оси конических зеркал на расстоянии, равном сумме радиуса внутреннего конического зеркала и половины высоты выпуклого цилиндрического зеркала второй пары цилиндрических зеркал, 1803950

Составитель В.Шалашков

Техред М,Моргентал Корректор Il. Ãåðåøè

Редактор Г.Бельская

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 1059 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5