Лазер с распределенной обратной связью

ЛАЗЕР С РАСПРЕДЕЛЕННОЙ ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ(РОС), включающий источник накачки и выполненный в виде треугольной призмы, одна из граней которой находится в контакте с активной средой, другая грань, составляющая с первой гранью угол
arcsin , ,
где _н и _pос - длины волн излучений накачки и РОС - генерации;
h₀ и h_пр - показатели преломления активной среды и материала призмы соответственно,
имеет зеркально отражающее покрытие на внешней поверхности, а третья грань прозрачна для излучения накачки, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД генерации, активная среда выполнена из материала призмы, активированного молекулами органического красителя, а на ее внешнюю поверхность, противоположную грани призмы, параллельно этой грани нанесено зеркально отражающее покрытие.

Изобретение относится к области квантовой электроники и может быть использовано при разработке лазеров со стабильной (эталонной) длиной волны излучения.
Цель изобретения - повышение КПД генерации.
Изобретение поясняется чертежом, где показан общий вид устройства без источника накачки.
Лазер выполнен в виде треугольной призмы 1 из прозрачного диэлектрика. Активной средой является слой материала призмы, прилегающий к грани АС и активированный красителем. Угол при основании призмы 1 выбирается из соотношения
= arcsin , где _н , _роc - длины волн излучений качки и РОС-генерации;
n_d , n_пр - показатели преломления активной среды и материала призмы соответственно.
На грань АВ и на внешнюю поверхность слоя 2 нанесены зеркальноотражающие покрытия 3 и 4 соответственно.
Устройство работает следующим образом.
Излучение накачки направляется на грань призмы ВС (на чертеже для примера показаны два луча 5 и 6). Луч 5, достигая слоя 2, активированного красителем, проникает в него, не испытывая преломления или отражения, так как активированный слой состоит из того же материала, что и прозрачная часть призмы, и имеет тот же показатель преломления. После отражения на зеркальных покрытиях 3 и 4 частично ослабленный луч 5 вновь попадает на слой 2 в точке D. В эту же точку падает луч 6. Посредством интерференции этих лучей в активной среде создаются условия для возникновения генерации на основе распределенной обратной связи. Суммарный угол схождения лучей 5 и 6, определяющий длину волны генерации, всегда равен 2 и не зависит от угла падения излучения накачки на грань ВС. Следовательно, величина спектрального сдвига длины волны генерации относительно длины волны накачки определяется углом призмы и не зависит от изменения угла падения излучения накачки на границу раздела активного слоя и прозрачного диэлектрика.
Для подтверждения достижения положительного эффекта было изготовлено устройство, представляющее собой равнобедренную призму из прозрачного эпоксиполимера (ЭП) с углом при основании, равным 69^о(см. чертеж). К грани, лежащей в основании равнобедренного треугольника, посредством эпоксидной смолы приклеивался слой ЭП толщиной 0,2 мм, активированный родамином 6Ж. Состав и режим отверждения был идентичным для прозрачной призмы, активированного слоя, а также для эпоксидной смолы, использовавшейся в качестве клея. Эксперимент показал, что внедрение красителя практически не влияет на показатель преломления ЭП. Таким образом, устройство имеет один и тот же показатель преломления по всему объему. Концентрация красителя в ЭП подбиралась таким образом, чтобы в режиме генерации на основе РОС при данной толщине активированного слоя интенсивность излучения, претерпевшего двухкратное отражение в призме, составила 20% от интенсивности падающего излучения. Эксперимент показал, что коэффициент поглощения на длине волны накачки должен быть равен 45 см^-1. Общая длина боковой грани АС составляла 20 см. На поверхность активированного слоя и на одну из боковых граней нанесено алюминиевое покрытие. Через другую боковую грань вводилось излучение накачки.
В качестве источника накачки использовалась вторая гармоника лазера ЛТИПЧ-5 с длиной волны 532 нм, энергией в импульсе 1 мДж и спектральной шириной линии 2 10^-3 нм. Частота следования импульсов накачки составляла 12,5 Гц.
Излучение накачки, сформированное в полоску длиной 5 мм, так чтобы ее длина совпадала с длиной активированного слоя, направлялось на призму перпендикулярно грани ВС. Возникала генерация на длине волны 599,8 нм. Спектральная ширина линии составляла 0,01 нм, КПД генерации 10,4% .
Таким образом, лазер обладает КПД, большим по сравнению с прототипом. Кроме того, длина волны генерации лазера не зависит от угла падения излучения накачки, а также от изменения температуры устройства. Спектральная ширина линии генерации не зависит от расходимости излучения накачки. (56) Ильичев Н. Н. и др. Простой РОС-лазер на красителе с шириной лампы генерации 0,01 см^-1. -Письма в ЖТФ, 1982, т. 8, с. 460.
Авторское свидетельство СССР N 692477, кл. H 01 S 3/20, 1977.
Изобретение относится к области квантовой электроники и может быть использовано при разработке лазеров со стабильной (эталонной) длиной волны генерируемого излучения. Целью изобретения является повышение КПД генерации. С этой целью на грань призмы 1 позади активированного красителем слоя 2 нанесено зеркально отражающее покрытие 4, что исключает потери энергии накачки на возбуждение красителя с плотностью мощности накачки ниже пороговой. Пучок излучения накачки 5, претерпев двукратное отражение на зеркальном покрытии 4 слоя 2 и на зеркальном покрытии 3 грани АВ встречается в активной среде с пучком 6 под углом 2 , не зависящим от угла падения накачки на грань призмы ВС. Интерференция данных пучков накачки в активированном красителем слое 2 создает условия для возникновения генерации на основе распределенной обратной связи. 1 ил.