Лазер

 

07962

ЛШ Ю

ОПИСАНИЕ

ИЗОЬРЕтЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сеез Сееетских

Сениалистнческих. Реснтблин (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 12.02.79 (21) 2724036/18-25 с присоединением заявки №вЂ”. Кл.

Н 01$3/18 (43) Опубликовано 30.06.82. Бюллетень № 24 (45) Дата опубликования онисаяия 30.06.82

УДК 621.375.8 (0e8.8) ле делам нзебретеннй н еткрытнй (72) Авторы изобретения

А. С. Наснбов, А. 3. Обидин, А. Н.. Печенов, Ю. М. Попав и В. А. Фролов

Ордена Ленина физический институт им. П. Н. Лебедева (71) Заявитель (54) ЛАЗЕР.

ЕесрдаРстаениый IcolNIITOT (23)

Приоритет

Изобретение относится к квантовой электронике, а более конкретно к лазерам, возбуждаемым импульсами высокого напряжения, и может быть использовано в устройствах оптоэлектроники, оптической связи, регистрации быстропротекающих процессов и калибровки скоростных оптических устройств.

Известны лазеры, работающие иа кристаллах соединений Аи BIv, возбуждаемые импульсами высокого напряжения (1).

Такие лазеры содержат генератор импульсов высокого напряжения, помещенную в диэлектрик монокристаллическую пластину из полупроводника или диэлектрика, две плоскости которой параллельны и образуют оптический резонатор, разрядный проъГежуток в жидком диэлектрике между выходом высоковольтного генератора и пластиной.

Наиболее близким по технической сущности является лазер, содержащий генератор импульсов высокого напряжения длительностью 10- с с передним фронтом длительностью 10- — 3 ° 10 — с и помещенную в диэлектрик монокристаллическую пластину из полупроводника или диэлектрика с двумя параллельными .поверхностямн, образующими оптический резона2 . тор, разрядный промежуток в диэлектрике между выходом высоковольтного генерато ра и пластиной I(2).

Указанное устройство работает следую5 щим образом.

Импульс высокого напряжения подается на разрядный промежуток, »а котором формируется импульс с коротким передним фронтом, необходимый для осуществления

10 стримерного разряда в кристалле, прн распространении которого происходит интенсивная генерация электронно-дырочных пар в кристалле и возникает лазерное излучение.

15 Наличие указанного промежутка приводит к потере в нем энергии, направляемости формы высокого напряжения, прикладываемого к кристаллу, н следовательно к значительному разбросу параметров излу20 чения лазера (мощность генерации, момента начала светового импульса и его формы). Вследствие эрозии кристалла вблизи разрядного промежутка происходит быстрый выход. из строя полупроводниковой

25 пластины. Отсутствие ориентации кристаллических пластин относительно направления распространения стримерного разряда также привод1тт к нестабильности временных и мощностных характеристик излуче30 ния лазера, Эти обстоятельства значитель807962 но затрудняют практическое применение та кого. лазер а.

Так разброс момента начала лазерного излучения составляет несколько . наносекунд, что не позволяет получить стабильную картину на экране скоростного фоторегистратора. В большинстве случаев излучение лазера, вследствие срабатывания разрядного промежутка, не попадает в заданный интервал времени и оно не регистри руется.

Целью изобретения является увеличение стабильного излучения при одновременном повышении КПД лазера.

Это достигается тем, что в лазере, включающем генератор импульсов высокого напряжения и монокристаллическую пластину из полупроводника или диэлектрика с двумя. параллельными плоскостями, образующими резонатор, генератор импульсов высокого напряжения с передним фронтом импульса 10- — .10-"с установлен на пластине, преимущественно из сульфида кадмия, на гальваническом контакте, при этом плоскости пластины, образующие оптический резонатор, параллельны кристаллографическому направлению 10 —" и составляющему угол

45 с главной осью симметрии кристалла.

На чертеже представлена блок-схема лазера.

Генератор 1 импульса высокого напряжения с длительностью переднего фронта

10 — 10-", связан коаксиальным кабелем 2 с головкой лазера 3, в которой в жидком диэлектрике 4 находится монокристаллическая. пластина 5 из сульфида кадмия, имеющая гальванический контакт 6 с центральной жилой коаксиального кабеля 7.

Поверхности 8 пластины 5, образующие опти ческий резонатор, параллельны направлению, лежащему в плоскости 10 — о и образующему угол 45 с главной осью симметрии кристалла. Генерируемое лазерное. излучение 9 выходит через прозрачное окно 10.

Устройство работает следующим образом.

При подаче на пластину 5 импульса вы сокого напряжения с длительностью переднего фронта 10 — 10 —" с, меньше времени экранирования электрического поля свободными носителями заряда, носителями, расположенными на поверхностных уровнях и создаваемыми при ионизации мелких примесных уровней в пластине 5 распространяется стримерный разряд в виде тонкой нити диаметром несколько микрометров, в головке которой, движущейся со скоростью

10 — 10 см/с, происходит интенсивная ионизация вещества с образованием высокой

110" см- ) концентрации электронно-дырочных пар.

Непосредственно с головкой стримера .-электрическое поле вытесняется иэ об5. ласти....высокоправадящей плазмы за .время порядка 10-"с и в результате энергетической релаксации носителей заряда образуется неравновесная вырожденная электронно-дырочная плазма, в которой разви10 вается высокий коэффициент (усиление света.до 10- см ), что и приводит к лазерному излучению из данной области пластин с длительностью 10 —" — 10 "с и мощностью 10 — 10 Вт. Вследствии выбора

15 ориентации пластины стримерный разряд движется параллельно зеркалам резонатора без отражения от их поверхностей.

Применение в лазере, возбуждаемом импульсами высокого напряжения, генерато20 ра импульсов с передним фронтом 10 —

10-"с, наличии гальванического контакта генератора с пластиной, а также ориентация пластины, например, в случае сульфида кадмия поверхности, образующие опти25 ческий резонатор, параллельный направлению, лежащему в плоскости 10-", и образут угол 45 с главной осью кристалла, обеспечивают достижение временной стабильности и повышение КПД лазера, бла30

55 годаря созданию условия для развития стримерного разряда, без разрядного промежутка, а также исключение разброса временных параметров лазера вследствие отсутствия отражения стримерного разряда от поверхностей пластины.

Формула изобретения

Лазер, включащий генератор импульсов высокого напряжения и монокристаллическую пластину из полупроводника или диэлектрика с двумя параллельными плоскостями, образующими оптический резонатор, отли ч а ющи йся тем, что, с целью увеличения стабильности излучения при одновременном повышении КПД, генератор с передним фронтом импульсов 10 — 10 — "с установлен на пластине преимущественно из сульфида кадмия, на гальваническом контакте, при этом плоскости пластины, образующие оптический резонатор, параллельны кристаллографическому направлению, лежащему в плоскости 10 " и составляющему угол 45 с главной осью симметрии кристалла.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Арр1. Phys. Letters. 1973, ч. 23, р. 465.

2. Басов Н. Г. и др. ЖЭТФ, 1976, т, 70, с, 1 — 751.

807962

8 !О

Редактор Л. Письман

Корректор Н. Федорова

Заказ 1229/1 Изд. ¹ 203 Тираж 629 11одпнсное

1ШО «11онск» Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

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

ТипогрэФии. пп. Сапчнова. 2

Патент Эак 35 Г Г

Составитель С. Мухин

Техред И. Пенчко

Я