Способ определения коэффициента усиления инверсной среды

 

(i и 73I505

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 14.07.78 (21) 2645236/18-25 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.04.80. Бюллетень ¹ 16 (45) Дата опубликования описания 30.04.80 (51) М. Кл.е

Н 01S 3!00

Государственный комитет (53) УДК 621.375.8 (088.8) по делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

А. В. Кухта и А. Т. Полухин (71) Заявитель

Ордена Трудового Красного Знамени институт радиотехники и электроники АН СССР (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА

УСИЛЕНИЯ ИНВЕРСНОЙ СРЕДЫ

Изобретение относится к области квантовой электроники и предназначается для определения коэффициента усиления инверсной среды.

Известен способ определения значения коэффициента усиления инверсной среды, основанный на определении пороговой генерации на двух частотах (11. При уравнивании порогов генерации внесением неселективных контролируемых потерь по усло- Ip вию равенства порога генерации на двух частотах судят о величине коэффициента усиления.

Недостатком описанного способа является его сложность и невозможность опреде- 1,; ления локальных характеристик инверсной среды.

Известен также способ определения коэффициента усиления инверсной среды, основанный на измерении мощности зондирующего когерентного излучения, прошедшего через инверсную среду (2).

Недостатком известного способа является то, что получаемая величина коэффициента усиления оказывается усредненной характеристикой, зависящей от свойств инверсной среды на всем пути прохождения когерентного излучения.

Коэффициент усиления инверсной среды в общем случае сложным образом зависит 30 как от величины мощности распространяющегося когерентного излучения, так и от параметров неоднородности самой инверсной среды. Оба этик эффекта определяют существенное непостоянство коэффициента усиления вдоль направления распространения когерентного излучения в инверсной среде.

Целью изобретения является определение распределения значений коэффициента усиления в инверсной среде.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе осуществляют исключение отдельных участков инверсной среды на направлении распространения зондирующего когерентного излучения, а также тем, что исключение отдельных участков инверсной среды осуществляют путем наложения внешнего магнитного поля.

Предложенный способ основан на измерении величины мощности когерентного излучения, прошедшего через инверсную среду, в двух последовательных измерениях.

На чертеже показана схема этих измерений. Она включает источник 1 когерентного излучения, инверсной среды 2, детектор 3 излученпя, удаляемой участок 4 инверсной среды, для удаления которого может использоваться, например, магнитное поле магнита 5.

В первом измерении регистрируется мощность когерентного излучения при удалении на участке 4 инверсной среды. Во втором измерении регистрируется мощность прошедшего когерентного излучения без удаления участка 4 инверсной среды. О величине коэффициента усиления на участке

4 судят по отличию величины W, и % *„ где W„— мощность прошедшего когерентного излучения без удаления на участке 4 инверсной среды, Ф *, — с удалением на участке 4 инверсной среды.

При этом удаление инверсной среды на отдельных участках может быть заменено на контролируемое изменение параметров инверсной среды на этом участке.

Таким образом, производя сканирование вдоль направления распространения когерентного излучения в инверсной среде можно определить распределение значений коэффициента усиления инверсной среды.

Предложенный способ рассматривается на примере лазера на парах Н О. Лазер состоит из охлаждаемой кварцевой разрядной трубки с диаметром 1,5 см, вдоль которой прокачиваются пары Н20 при давлении 2 тор. В торцах трубки на расстоянии

L= 100 см установлены зеркала, образующие резонатор Фабри-Перо. Пары Н20 возбуждаются в положительном столбе тлеющего разряда при токе 150 мА. На участок разряда длиной d=1 см накладывается внешнее магнитное поле напряженностью

1 КЭ, перпендикулярное оси разряда. Под действием магнитного поля участок столба газоразрядной плазмы перемещается от оси трубки к стенкам. Смещенный таким образом участок газоразрядной плазмы не усиливает распространяющееся по оси трубки когерентное излучение. В режиме больших мощностей; (более 100 мВт) коэффициснг усиления данного квантового генератора изменяется по длине газоразрядной трубки и выражается в виде

a = g(l)/W, где W — мощность излучения;

1 — расстояние рассматриваемого участка от места напуска паров Н О;

g(l) — некоторая функция, вид которой определяется степенью диссоциации паров Н20 на рассматриваемом участке.

В лазере на парах Н20 вид функции g(l) зависит от степени диссоциации паров Н20 по длине трубки, присутствия других газовых компонент и может быть приближенно

5 представлен в виде у (/) — — g.l— -4 Я" / (1 е — ")4 где R — постоянная, зависящая от тока и давления в газовом разряде.

Ip При малых потерях на единицу длины р можно записать: о = g (l) d/)LW„ о: (W, — W,*)/W„

15 где W, и W — соответственно выходная мощность излучения с удалением и без удаления на участке 1 газового разря20 да.

Таким образом измеряя величину отношения 6 на отдельных участках можно определить распределение коэффициента усиления по длине газоразрядной трубки.

В случае системы с поперечным разрядом предложенный способ можно осуществить отключением питания на соответствующие пары электродов.

Формула изобретения

1. Способ определения коэффициента усиления инверсной среды, основанный на измерении мощности зондирующего когерентного излучения, прошедшего через инверсную среду, отличающи йся тем, что, с целью определения распределения значений коэффициента усиления, осуществляют ис40 ключение отдельных участков инверсной среды на направлении распространения зондирующего излучения.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что исключение отдельных участков

4- инверсной среды осуществляют путем наложения внешнего магнитного поля.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

5p № 313251, кл. H 01S 3/00, 1966.

2. Физическая энциклопедия. М., «Советская энциклопедия», 1960, т. 2, с. 342 (прототип).

НПО «Поиск» Зак, 758/17 Изд. № 283 Тираж 857 Подписное

Типография, пр, Сапунова, 2