Импульсный лазер
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОИ:К©ММ СВИ ВТИЬСТВУ
Союз Севетскня
Соцналнстнчаскнк
Рвсиублнк (61) Дополнительное к авт. свид-ву (51)М, Кл.з (22) Заявлено 20. 03. 79 (2|) 2? 38673/18-25
Н 01 5 3/10 с присоединенивм заявки И9— (23) Приоритет
ГосударственныЯ комитет
СССР
ho делаю нзобретеннЯ и открытнЯ
Опубликовано 150281.бюллетень М 6 (53) УДК 621. 375.8 (088. 8) Дата Опубликоеанн» описания 15. 02. 81 (72) Автор изобретения
A. В. Пономарев (71) Заявитель (54) ИИПУЛЬСНЫЯ ЛДЗВР
Изобретение относится к каантовой электронике и может быть использовано в мощных промышленных и экспериментальных лазерных установках,, в частности в лазерных установках наносекундной, субнаносекундной и пикосекундной длительности, а также для получения лазерных импульсов с эапрограммированчым временным профилем.
Известен лазер со специальным временным профилем импульса, формирование которого сопровождается многократным увеличением его длительности и снижением мощности по сравнению с исходным (1J .
Наиболее близким по технической сущности к изобретению является лазер, содержащий задающий генератор, формирователь импульса, телескопические системы и усилительные каскаИ
Задающий генератор излучает либо одиночный импульс длительностью в десятки, сотни наносекунд, либо цуг пикосекундных импульсов. Формирователь импульсов либо вырезает из одиночного импульса импульс необходимой длительности и временного про» филя, либо выделяет одиночный ии пульс били несколько) пикосекундной длительности. Телескопические системы устанавливаются между усилительными каскадами и используются для расширеиия лазерного пучка в качестве пространственных фильтров. Усилительные каскады доводят мощность лазерного излучения до необходимой.
Недостатками данного лазера являются ограниченная выходная мощность лазерного излучения и сложность получения лазерного импульса со специальным времег|ным профилем. Ограничение выходной мощности происходит из-эа нелинейного взаимодействия лазерного излучения с активной средой усилителей и иэ-за технологических трудностей создания активной среды больших размеров.
Сложность получения импульсов со специальным временным профилем связана с деформацией формы импульса при прохождении излучения через усиливающую среду,„что требует сложных расчетов формы импульса на входе усилительных каскадов.
Цель изобретения — повышение выходной мощности, лазера и упрощение получения импульса с заданным временным профилегл.
805456
Цель достигается тем, что в известном лазере, содержащем задающий генератор, Формирователь импульса, телескопические системы и усилительные каскады, формирователь импульса выполнен из дефлектора,уста-. новленного между задающим генератором и первым усилительным каскадом, и растровой системы оптических задержек, установленной на выходе оконечного усилительного каскада.
На Фиг.1 представлена оптическая схема лазера4 на Фиг.2 — растровая система оптических задержек на признак полного внутреннего отражения на фиг.З - то же, на зеркалах. 3$
Лазер содержит задающий генера тор 1,дефлектор 2, телескопические системы 3, усилительные каскады 4, растровую систему 5 оптических задержек и фокусирующую систему 6. 20
Лазер работает следующим образом.
Излучение задающего генератора
1 проходит через дефлектор 2, который за время развертки ь рдэвповорачивает лазерный пучок на угол с безразмерной угловой функцией
6(1)
<() а.ц р 30 где 9(t) — угол поворота пучка относительно исходного положения4
6(Ц-О;
6 „„— дифракционная расходимость пучка в направлении развертки.
Далее излучение проходит через телескопические системы и усилитель- 40 ные каскады, взаимное расположение которых выбрано так, что ось вращения излучения в дефлекторе проектируется в центр активной среды первого усилительного каскада, а лазерное излучение заполняет весь объем активной среды, затем центр активной среды первого усилителЬного каскада проектируется в центр второго усилительного каскада и,т.д. до оконечного каскада. Таким способом достигается полное использование активной среды и минимальное винъетироваиие лазерного пучка. После оконечного усилительного. каскада излучение
Фокусируется цилиндрической линзой на растровую систему оптических задержек, которая, в простейшем случае, состоит из плоскопараллельных стек» лянных пластин различной длины Вй (Р - номер пластины)-. Взаимное распо- 4© ложение, размер пластины а и фокусное расстояние фцилиндрической линзы выбираются так, чтобы в начале развертки лазерное излучение попадало в первую пластину, в конце — в 41 4$ последнюю, а также иэ соображений обеспечения лучевой прочности. Временная форма лазерного импульса.J(a), попадающего в П -ую пластину, задается Формулой
21
Э(Ц- Э х- — itljd», 4
М (h--)a
Я где "3II — стационарное распределение интенсивности излучения в фокальной плоскости цилиндрической линзы вдоль оси развертки х;
И вЂ” увеличение размера лазерного пучка на пути От дефлектора до цилиндрической линзыФ
Анализ этой формулы показывает, что минимальная достижимая длитель-, ность импУльса J (t) ПРимеРНО в 04 (g рпцз) меньше времени 4 > . существующие дефлекторы позволяют реализовать разрешение дефлектора в4(4рдвз) % 100.
Варьируя длину стеклянных пластин, можно изменять время прихода импуль-. са излучения из каждой пластины во входную плоскость Фокусирующей системы и далее на мишень. Если длины выбраны так, что импульсы от всех пластин приходят на мишень одновременно (совмещены максимумами ), то на мишень придет один импульс длительностью c „ 4 резв/4иинраэЕсли, более того, пластины обеспечивают задержку на целое число длин волн, то все пластины излучают синФаэно н вся растровая система оптических задержек излучает как единое целое, что позволяет получать малые пятна фокусировки излучения н, как следствие, высокую плотность мощности излучения на мишени. Длины пластин можно выбрать также такими, что импульсы от отдельных пластин приходят на мишень неодновременно, так, что огибающая суммы их интенсивностей соответствует наперед заданному временному профилю импульса. Для повьиаения эксплуатационных характеристик растровая система оптических задержек может быть выполнена в виде пропускающей или отражательной дифракционной решетки, на призмах полного внутреннего отражения (фиг.2) или на зеркалах (фиг.З) . В этих случаях оптическая задержка достигается различием путей света в воздухе, а не в среде. По сравнению с известным, предлагаемый лазер повышает выходную мощность лазерного излучения или, при равных условиях, ауществечно уменьшает размеры и стоимость лазера, 805456 Формула изобретения 0m итера ВНИИПИ Заказ 10926/78а. Тираж 645 Подписное Филиал ППП "Патент, r. ужгород, ул. Проектная, 4 упрощается способ лазерного импульса с заданным временным профилем излучения. Импульсный лазер, содержащий задающий генератор, по крайней мере один усилительный каскад, телескопические системы и Формирователь импульса, отличающийся тем, что, с целью увеличения мощности и упрощения получения импульса с заданным временным профилем, Формирователь импульса выполнен в виде дефлектора и растровой система оптических задержек,.при этом дефлектор установлен между задающим генератором и первым усилительным каскадом, а растровая система - на выходе оконечного усилительного каскада. Источники информации, принятые во внимание при зксйертизе i. Патент США 9 3879109, кл. 350 — 160 g, опублик. 1975. 2. K. Гилберт Янг. Лазеры на стеклах. - "ТИИЭР Т57, 9 7, 1969, с. 45 (прототип ) .
