Кольцевой лазер
КОЛЬЦЕВОЙ ЛАЗЕР, содержащий расположенные в резонаторе активный зиемеит, изотропный по поляризации, элемент с лииейно-фазовой анизотропией и невзаимное устройство, состоящее из двух четвертьволновых пластинок, одноименные главные оси которых развернуты на углы соответственно 45 и —45" относительно главной оси элемента с линейнофазовой анизотропией, и магнитооптической ячейки, расположенной между четвертьволновыми пластинками, отличающийся тем, что, с целью стабилизации величины разделения частот встречнь1х волн, в качестве магнитооптической ячейки использоваи элемент, обладающий магнитным круговым дихроизмом.i
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИН (51)4 Н 01 S 3/083
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
H 7
1 (21) 2509242/18-25 (22) 15.07.78 (46) 23.10.85. Бюл, 39 (72) В. И. Сардыко (71) Ордена Трудового Красного Знамени институт физики АН БССР (53) 621.375.8 (088.8) (56) 1. Патент США N 3332314, кл. 331 — 94,5 опублик. 1968.
2. А. И. Орлов и др. Разделение поляризаций и частот встречных волн в кольцевых
ОКГ. Сб. Квантовая электроника и. лазерная спектроскопия. Минск, "Наука и техника", 1974, с. 200-205. (54) (57) КОЛЬЦЕВОЙ ЛАЗЕР, содержащий расположенные в резонаторе активный элемент, нзотропный по поляризации, элемент с линейно-фаэовой анизотропией и невзаимное устройство, состоящее из двух четвертьволновых пластинок, одноименные главные оси которых о развернуты на углы соответственно 45 и — 45 относительно главной оси элемента с линейнофазовой анизотропией, и магнитооптической ячейки, расположенной между четвертьволновыми пластинками, отличающийся тем, что, с целью стабилизации величины разделения частот встречных волн, в качестве магнитооптической ячейки использован элемент, Ф обладающий магнитным круговым лихроизмом. Я
698468
Целью изобретения является стабилизация величины разделения частот встречных волн, что
4Я дает возможность увеличить точность измерения угловых скоростеи и перемегнений. с помощью кольцевого лазера.
Это достигается тем, что в предложенном лазере в качестве магнитооптической ячейки использован элемент, обладающий магнитным круговым дихроизмом.
Предлагаемый лазер изображен на гце обозначены 1 — 4 — зеркала, 5 элемент, 6 и 7 — четверть-волновые ки, 8 — магнитооптический элемент, нейно-фазовый элемент. Стрелкой чертеже, активный 55 пластин9 — лиобознаИзобретение относится к области квантовой электроники. Лазер может быть использован для измерения угловых скоростей и перемещений.
Известно, что при вращении кольцевого
ОКГ происходит пропорциональное скорости вращения расщепление частот встречных волн (1). Величина этого расщепления служит мерой угловой скорости при использовании такого лазера в качестве гироскопа. Однако такой t0 лазер непригоден для измерения малых угловых скоростей, так как при таких скоростях в результате взаимодействия встречных волн происходит синхронизация (захват) частот этих волн. l5
Известен кольцевой лазер, содержащий расположенные в резонаторе активный элемент, иэотропный по поляризации, элемент с линейно-фазовой аниэотроп> ей и невзаимное устройство, состоящее из двух четверть-волновых эп пластинок, одноименные главные оси которых развернуты на углы соответственно 45 и -45 относительно главной оси элемента с линейнофаэовой анизотропией, и магнитооптической ячейки, расположенной между четвертьволновы25 ми пластинками 2). В этом лазере величина JIHHcHHo-фазовой аниэотропии резонатора должна быть существенно меньше величины индуцированной магнитным полем циркуляриофазовой аниэотропии ячейки Фарадея, так как 30 именно при этом условии возможно осуществление селекции требуемых типов колебаний за счет конкурентного взаимодействия волн в активной среде. Это ограничивает максимальную величину частотной подставки, которая может быть использована в данном лазере, не
35 позволяет полностью исключить взаимодействие встречных волн, обусловленное обратным рассеянием, и приводит к ограничению диапазона измерения угловых перемещений. Кро4О ме того, этот лазер нельзя испольэовать в области оптимальных расстроек вблизи центра контура усиления. чено продольное магнитное поле, которое накладывается на магнитооптический элемент, Активный элемент выбран изотропным по поляризации. Магнитооптический элемент характеризуется тем, что обладает магнитным круговым дихроизмом, который не имеет дисперсии в частотной области генерации лазера.
Он может быть изготовлен из граната, стекла, активированного редкоземельными элементами, ферромагнитными материалами и т.д.
Элемент 9 изготовлен из вещества, обладающего естественной или индуцированной с помощью внешних полей линейно-фаэовой анизотропией. Четвертьвалновые пластинки 6 и 7 ориентированы таким образом, что их одноименные оптические оси развернуты на углы соответственно 45 и — 45 относительно главной оптической оси элемента 9. Отдельные оптические элементы, например две четвертьволновые пластинки, могут быть конструктивно совмещены в одном элементе.
Согласно поляризационному условию генерируемое лазером излучение имеет такое состояние поляризации, которое воспроизводится за полный обход резонатора. В промежутке между четвертьволновыми пластинками 6 и 7 эти согласования поляризации круговые с направлениями вращения светового вектора по и против часовой стрелки. Поскольку магнитооптический элемент 8 обладает круговым ди.. хроизмом поглощения, волны, поляриэационные но левому и правому кругам, испытывают в этом элементе разные оптические потери. Предполагают, что на длине волны оптического перехода поглощение света в магнитооптическом элементе для волн, поляризованных по левому кругу, больше, чем для волн, поляризованных по правому кругу. Если параметры лазера подобраны так, что в пределах контура линии усиления выполняются следующие пороговые условия генерации: „-к„о"- к„,-к п (>) где К y) — коэффициент усиления в активной среде для волны с частотой ;
, К вЂ” коэффициенты оптических потерь за полный обход резонатора для волн, поляризованных в промежутке между четвертьволновыми пластинками по левому и правому кругу соответственно, то в обоих направлениях генерация осуществляется на излучении, поляризованном в магнитооптическом веществе по правому кругу (в системе координат, связанной с магнитооптическим элементом), Вне промежутка между элементами 6 и 7 излучение поляризовано
Корректор И. Эрдейи
Техред 3. Папий
Редактор Утехина, Подписное
Заказ 7022/2 Тираж 637
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытии
113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4
3 69846 линейно, поскольку прн прохождении волны через четвертьволновые пластинки имеет место преобразование поляризации из линейной в круговую и обратное преобразование. Плоскости поляризаций встречных волн ортогональны, так как порядок следования пластинок 6 и 7 для направлений обхода контура по и против часовой стрелки противоположный. Поляризованные в ортогональных плоскостях волны испытывают разные набеги фаэ в оптическом элементе 9, обладающем линейно-фазовой анизотропией, так как плоскости поляризаций встречных волн совпадают с главными направлениями линейно-фазового элемента 9. Таким образом, создается частотная подставка, опре деляемая вели вшой линейно-фазовой анизотроции.
Положительным эффектом изобретения является то, что величина, резонаторной частот8 4 иой подставки (без учета эффектов затягивания мод и отталкивания провалов) постоянна и имеет один и тот же знак во всей частотной области генерации, т.е. не подвержена влиянию нестабильности длины периметра резонатора. Следовательно, этот частотный режим можно осуществить при любых расстройках, в том числе и в области оптимальных расстроек вблизи центра контура усиления, что позволяет увеличить отношение сигнал/шум в 2 — 3 раза, Кроме того, если выполняются условия генерации (1) в области центральных расстроек, то величину резонаторной частотной подставки можно сделать сколь угодно большой. Все это приводит к увеличению точности измерения утловых перемещений в 1,5 реза.
