Способ определения коэффициента усиления инверсной среды

Союз Советских Социалистических Республик(45) Дата опубликования описания 30.04,80 53) УДК 621,375по делам изобретений и открытий, Кухта и А ол 71) Заявитель ена Трудового Красного Знамени инстити электроники АН СССР иотехники(54) С ОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТСИЛЕНИЯ ИНВЕРСНОЙ СРЕДЫ нверсной средьобразом зависит 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 условию равенства порога генерации на двух частотах судят о величине коэффициента усиления.Недостатком описанного способа является его сложность и невозможность определения 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 ив общем случае сложным как от величины мощности распространяющегося когерентного излучения, так и от параметров неоднородности самой инверсной среды. Оба этих эффекта определяют существенное непостоянство коэффициента усиления вдоль направления распространения когерентного излучения в инверсной среде.Целью изобретения является определение 10 распределения значений коэффициента усиления в инверсной среде.Поставленная цель достигается тем, чтов известном способе осуществляют исключение отдельных участков инверсной среды 15 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 30 магнита 5.3В 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 %, и %ф где В, - 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 НО. Лазер состоит из охлаждаемой кварцевой разрядной трубки с диаметром 1,5 см, вдоль которой прокачиваются пары НаО при давлении 2 тор. В торцах трубки на расстоянии Ь= 100 см установлены зеркала, образующие резонатор Фабри-Перо. Пары Н,О возбуждаются в положительном столбе тлеющего разряда при токе 150 мА. На участок разряда длиной д=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) коэффнциснг усиления данного квантового генератора изменяется по длине газоразрядной трубки и выражается в видеа = д(1)/У,где й 7 - мощность излучения;1 - расстояние рассматриваемого участка от места напуска паров НО; д (1) - некоторая функция, вид которойопределяется степенью диссоциации паров НО на рассматриваемом участке. 7315054В лазере на парах НО вид функции д(1)зависит от степени диссоциации паров Н,О по длине трубки, присутствия других газовых компонент и может быть приближенно5 представлен в видео (/): - . д,/ - 4 Ж ( р - И)где Р - постоянная, зависящая от тока идавления в газовом разряде.10 При малых потерях на единицу длины Рможно записать:о = д(1) д/АУо - (фв фа)/фв15где Тф, и и - соответственно выходнаямощность излучения с удалением и без удаления на участке 1 газового разря да.Таким образом измеряя величину отношения б на отдельных участках можно определить распределение коэффициента усиления по длине газоразрядной трубки.2 Б В случае системы с поперечным разрядом предложенный способ можно осуществить отключением питания на соответствующие пары электродов.30Формула изобретения1. Способ определения коэффициента усиления инверсной среды, основанный на измерении мощности зондирующего когерентного излучения, прошедшего через инверсную среду, отличающийся тем, что, с целью определения распределения значений коэффициента усиления, осуществляют ис ключение отдельных участков инверснойсреды на направлении распространения зондирующего излучения.2, Способ по п. 1, отличающийсятем, что исключение отдельных участков 4- инверсной среды осуществляют путем наложения внешнего магнитного поля.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 50313251, кл, Н 015 3/00, 1966.2. Физическая энциклопедия, М., Советская энциклопедия, 1960, т. 2, с. 342 (прототип).5