Лазер на парах меди

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ОПИСА К АВТОРСКО НИЕ ИЗОБРЕТЕ ИДЕТЕЛ Ь СТВУ еры Томског Солдатов др; Иссле е лазера с зью. ЖЭТ дование нерезо- Ф, 1970,именение олучения тоира кС (Ь ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Институт оптики атмфилиала СО АН СССР(56) Амбарцумян Р,В. испектра излучения НЕ-йнансной обратной свят,58, в.2, с.444,ЗемсковК,И. идр. Прчивых резонаторов дай Изобретение относится к атома рн ым газоразрядным лазерам с управляемой шириной линии излучения и может быть использовано для увеличения пиковой мощности и спектральной яркости на парах металлов.Известен газовый лазер, в котором для сужения линии излучения активный элемент лазера, имеющий коэффициент усиления, обеспечивающий сверхсветимость (60 дб)м),устанавливают в резонатор с нерезонансной обгонной связью,Поскольку связь нерезонансная, то усиливаться может только то излучение, частота которого близка к центру атомной линии усиления. Полученная в таком резонаторе генерация имеет ширину линии излучения 15 МГц, что в 10 раз уже атомной линии усиления ксенона.Недостатком такого лазера является ограниченность его применимости: атомная линия усиления лазера должна иметь только один максимум. Ы 1111663 А 1(51)5 Н 01 Я 3/227, 3/10 ционной расходимости излучения импульсных газовых лазеров с большим усилием. - Квантовая электроника, 1974, й. 4, с.863, (54)(57) ЛАЗЕР НА ПАРАХ МЕДИ, содержащий активный элемент, помещенный в неустойчивый резонатор, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью сужения линии лазерного излучения, активный элемент дополнительно помещен в соленоид, ось которого совпадает с осью активного элемента, а напряженность магнитного поля которого на оси равна 270 - 312 Э. Наиболее близким является лазер на парах меди, содержащий активный элемент, помещенный в неустойчивый резонатор. Однако в случае, если атомная линия усиления имеет несколько максимумов (как это имеет место для лазеров на парах металлов с линиями усиления, имеющими сверхтонкую структуру), генерация в лазере с неустойчивым резонатором будет осуществляться на каждом из этих максимумов и линия излучения лазера будет недостаточно узкой.Цель изобретения - сужение линии излучения лазера, Атомная линия усиления лазера при этом имеет сверхтонкую структуру.Поставленная цель достигается тем, что в лазере на парах меди, содержащем активный элемент, помещенный в неустойчивый резонатор, активный элемент дополнительно помещен в соленоид, ось которого совпадает с осью активного элемента, а напряженность магнитного поля на оси соленоида равна 270-312 Э.На активный элемент атомарного газоразрядного лазера надо накладывать магнитное поле до величины, обеспечивающейперекрытие контуров усиления отдельныхкомпонент сверхтонкой структуры, . 5Для сужения линии излучения 510,6 нмлазера на парах меди продольное магнитное поле должно быть величиной 270-312 Э,Наложение магнитного поля до величины, обеспечивающей перекрытие контуров 10усиления отдельных компонент сверхтонкой структуры, обеспечивает уширенив каждой линии сверхтонкой структуры такое, чтосуммарный контур атомной линии усилениястановится однородным и с одним максимумом.Линия излучения лазеоа на парах меди510,6 нм суммируется из девяти компонентсверхтонкой структуры. принадлежащихСо, плюс девять компонент, принадблежащих Сц (в естественной смеси 69, Сц и331; С),т.е. всего 18 компонент. Доплеровская ширина каждой компоненты притемпературе 1500 С равна 2214 МГц, Еслиинтенсивность сильнейшей компоненты 25принять за 100, то остальные интенсивности и частотные сдвиги распределяютсяследующим образом (см, табл,).Р,Е- полные угловые моменты верхнего и нижнего состояний, 30ЬР - частотный сдвиг компонент сверхтонкой структуры от центра суммарнойатомной линии усиления лазера,1 отн. - интенсивность линии каждой компоненты сверхтонкой структуры относительно сильнейшей из компонент,Суммарная атомная линия усиления длялинии излучения 510,6 нм имеет три максимума. При установке активного элемента лазера йа парах меди в резонатор с 40нерезонансной обратной связью или неустойчивый резонатор линия излучения лазера стягивается к трем максимумам,При наложении продольного магнитного поля на активный элемент лазера каждая 45из линий сверхтонкой структуры расщепляется на две (в слабом поле можно пренебречь разницей между факторами расщепления Ланде (д) для верхнего (д 1 = =.1,333) и нижнего (д 2= 1,2) уровней и считать, что выполняется простой эффект Зеема на).Если величина магнитного поля составляет 270 Э, то ширина каждой компоненты сверхтонкой структуры увеличивается на 960 МГц, при этом все линии сверхтонкой структуры перекрываются, суммарная ли-. ния усиления лазера имеет один максимум и однородна.В этом случае при наличии нерезонансной обратной связи или неустойчивого резонатора линия излучения лазера стягивается к одному максимуму и будет по меньшей мере в три раза уже, чем беэ магнитного поля. Если величина магнитного поля больше, чем 312 Э, то каждая компонента сверх- тонкой структуры разделяется на две, причем компоненты расходятся на величину более, чем 1107 МГц, и суммарная линия усиления имеет два максимума(второй максимум соответствует и компоненте линии сверхтонкой структуры Ь 1) (см, таблицу),Следует отметить, что, поскольку лазер на парах меди импульсный, то желательно обеспечить перемешивание уровней сверх- тонкой структуры (находящихся в магнитном поле и перекрывающихся) за время меньшее, чем длительность импульса. Поэтому для лазера на парах меди удобно взять давление буферного газа 26 кПа или больше, тогда время перемешивания будет составлять величину менее одной наносекунды, Для лазеров с накачкой постоянным разрядом давление буферного газа не имее- значения. Поскольку лазер на парах меди самоограниченный, то чем уже линия излучения, тем короче будет импульс излучения при прочих равных условиях, например, накачке, и тогда будет пиковая мощность лазера,В данном примере уменьшена ширина линии излучения лазера более чем в три раза, при этом энергия излучения остается такой же, как и беэ магнитного поля, Благодаря этому увеличиваются спектральная яркость и мощность излучения, 1111663Составитель Л. Лошкарева Редактор Е. Гиринская Техред М,Моргентал Корректор С. Пекарь Заказ 4052 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва. Ж, Раушская наб 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород; улХагарина, 101