Патент ссср 325660

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

325660

Союз Саветскиз

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 31.lll.1970 (№ 1420929/26-25) /т!. Кл. Н 01s 3/02 с присоединением заявки ¹

Приоритет йомитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

Опубликовано 07Л.1972. Бюллетень № 3

УДК 621.375.8(088.8) Дата опубликования описания 25.II.1972

Автор изобретения

В. И. Кравченко

Институт физики АН Украинской ССР

Заявитель

ОПТИЧЕСКИЙ КВАНТОВЫЙ ГЕНЕРАТОР БЕГУЩЕЙ ВОЛНЫ

Изобретение относится к области квантовой электроники и может быть использовано для создания мощных одночастотных лазеров с перестрапваемой частотой.

Известны перестраиваемые ОКГ бегущей 5 волны, содержащие активный элемент, кольцевой дисперсионный резонатор, пассивный вентиль, состоящий из зеркала-расщепителя,,являющегося одним из зеркал резонатора, и .зеркала-подкачки, установленного перпенди- 10 .кулярно к оптической оси резонатора, В известных устройствах значительная ,продолжительность процесса установления бегущей волны в кольцевом резонаторе делает

;невозможным получение одиночных гигант- lь ских импульсов бегущей волны. Им также свойственна пеоптимальность выхода энергии .в случае сохранения хорошего режима бегущей волны. Неоптимальность выхода энергии известного ОКГ бегущей волны связана с 20 противоречивыми требованиями к коэффи.циенту пропускапия Т зеркала-расщепителя.

С одной стороны существует оптимум Т0 для получения максимума коэффициента подавле,ния обратной волны, с другой — оптимум Т, 2s ,для максимальной выходной энергии. В об:щем случае значения То и Т1 различаются; .поэтому приходиться мириться с неоптималь:ностью выхода для сохранения хорошего режима бегущей волны. 30

Для получения одночастотной генерации лазеров, работающих как в режиме свободной генерации, так и с модулированной добротностью, а также улучшения энергетических характеристик таких лазеров в предлагаемом устройстве между зеркалом-расщепптелем и зеркалом подкачки установлены дисперснонный элемент и активное тело, спектр излучения которого перекрывает спектр излучения активного тела кольцевого резонатора. Дополнительное активное вещество независимо накачивается и служит для увеличения энергии обратной волны, которая «впрыскивается» в резонатор в направлении прямой волны.

Это приводит к резкому возрастанию коэффициента подавления и скорости установления режима бегущей волны. В результате этого режим бегущей волны может устанавливаться за время меньшее длительности гигантского импульса. Дополнительное активное вещество является фактически двухпроходовым усилителем, работающим на общий выход лазера. Изменение уровня его накачки влияет на коэффициент усиления, что позволяет сближать требуемые оптимальные значения Т, и

Т,. Все это существенно повышает энергетические параметры выходного излучения.

На чертеже дан оптический квантовый генератор бегущей волны.

325660

Составитель Т. Никульшина

Тсхрсд А. Камышникова Корректоры: Н. Коваленко и Л. Орлова редактор Е. Гончар

Цвд.. а 77

Тираж 448

Заказ 314/14

Подписное

Тппографи)Ч пр. Сапунова, 2

Оптический квантовый генератор бегущей волны состоит из активного вещества 1, »омещенного в кольцевой дисперсно»»ый резонатор с пассивным вентилем, состоящий нз высокоотражающего зеркала 2, зеркала-»одкачки 3, зеркала-расщепптеля 4 и дисперсно»ной призмы 5. Между зеркалами расположено дополнительное активное вещество б. Для получения гигантских импульсов служит модулятор добротности 7. Выход излучения 8 осуществляется через зеркало 4.

Для дополнительной монохроматнзации спектра на участке усиления между зеркалами 3 и 4 рядом с дополнительным активным веществом б установлен дисперсионный элемент 9, Активными веществами 1 и б могут быть любые конденсированные среды и газы, которые генерируют в обыч»ом плоском резонаторе и имеют перекрывающиеся спектры излучения. Для устранения нежелательных отражений от торцов последние могут быть срезаны под углом Брюстера к оси образцов.

Зеркала напылены на клиновых подложках для предотвращения параз»т»ого селектирова пня.

Оптический квантовый генератор бегущей волны работает следующим образом. С помощью источника накачки активное вещество 1 переводится в возбужденное состояние.

В кольцевом дисперсно»»ом резонаторе, образованном зеркалами и призмой возникают бегущие навстречу друг другу волны Волна, бегущая по часовой стрелке (обрат»ая волна), проходит через зеркало-расщеп»тель 4, попадает в предварительно возбужденное активное вещество б, усиливается в нем, отражается от зеркала-подкачки 3, еще раз усиливается при прохождении через образец б и возвращается в кольцевой резонатор в»аправлении против часовой стрелки (прямая волна) с интенсивностью, определяемой коэффициентом усиления дополнительного активного вещества и прозрачностью зеркала 4.

Дисперсионный элемент 9 обеспечивает возможность частотной подстройки усилительной секции к частоте настройки кольцевого дисперсионного резонатора во всем диапазоне перестройки.

Такой процесс повторяется»а каждом «проходе». Перекачка энергии »з обратной волны в прямую происходит тем эффективнее, чем большая доля излуче»»я возвращается в кольцевой резонатор после отражения от зеркала 3. Использование усилия в пассив»ом вентиле позволяет уже на втором третьем проходе иметь коэффициент подавления обратной волны К) 200 — 400. При типичных размерах резонатора эти значения К достигаются за 5 — 10 нсек. Таким образом обеспечивается возможность генерации гигантских импульсов на бегущих волнах.

10 Из расчетов изменения амплитуд встречных волн в кольцевом резонаторе с пассивным вентилем следует, что оптимальная прозрачность зеркала-расщепителя зависит от усиления на участке между зеркалами 8 и 4. Это

15 позволяет с самого начала выбрать коэффициент пропускания зеркала 4 оптимальным по выходу излучения, а затем так подобрать: усиление в дополнительном активном веществе б, чтобы выбранное значение Т обеспечивало и максимальный коэффициент подавления. Таким образом удовлетворяется равенство Тп — — T»

В устройстве поворот зеркал 2 и 4 приводит к изменению частоты генерации лазера в пределах спекта люминесценции используемых активных сред. Таким образом, режим бегущей волны, обеспечивающий одночастот»ую генерацию, сочетается с плавной перестройкой частоты, Предмет изобретения

1. Оптический квантовый генератор бегущей волны, содержащий активное тело, кольцевой дисперсионный резонатор, модулятор

35 добротности и пассивный вентиль, состоящий из зеркала-расщепителя, являющегося одним из зеркал кольцевого резонатора, и зеркалаподкачки, установленного перпендикулярно оптической оси резонатора, отличающийся

40 тем, что, с целью увеличения спектральной яркости выходного излучения, между зеркалом-расщепителем и зеркалом-подкачки установлены дисперсионный элемент и активное тело, спектр излучения которого перекрывает

45 спектр излучения активного тела кольцевого резонатора.

2. Оптический квантовый генератор по п, 1, отличающийся тем, что, с целью ускорения установления одночастот»ого режима, актив=

50 пое вещество пассивного вентиля выполнено из материала с более узкой полосой люминесценци», чем материал активного тела кольцевого резонатора.