Субмиллиметровый лазер

) Я ), ропус 1 0,87,1,ния решетк0,01,а относитесь оешетка установле но оптпчили 1 Р 90 )1 Р Р од углел ах ацииволнырнолучения; угол в случае о нейной поляриза качки параллель падения излучен иентации лини волны наоскости 1и длина волны накачки соответствующ пропускания р максимальный я аксимумуирициент и при но лучения; ициент еше оэ пропусканиямальном паде етк ии икоэФФешет аксимальныиропускания рах Ч 1 или Р" и при уг ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Ордена Трудового Красного Знамени институт радиотехники и электроники АН СССР(56) Бугаев В,А. и др. Многочастотный субмиллиметровый лазер. Г 1,: Ротапринт ИРЭ АН СССР, 1981, с. 1-8.Патент США 9 4126838,кл. Н 01 8 3/08, 1978,(54)(57) СУБМИЛЛИ 11 ЕТРОВЫИ ЛАЗЕР с оптической накачкой, содержащий оптический резонатор лазера накачки, субмиллиметровый резонатор, связанныйс оптическим резонатором лазера накачки посредством промежуточного зеркала, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения КПД лазера,промежуточное зеркало выполнено в виде двумерной решетки с одинаковым периодом в обоих измерениях, прозрачной для излучения накачки, ориентированной полосками в одном измерениипараллельно, в другом - перпендикулярно плоскости падения иэлучения накачки, при этом период решетки выб.ран из условийд/2 а3,7 ЯО 1277271 ского резонатора п выбранным в пред) 65 или 90 1 Р) 80 гол в случае ориент инейной поляризаци 1накачки перпендикул плоскости падения и период и полуширина полоски решетки соответственно; - периоды решетки для максимума пропускания на длинеИволны Л при углах Ч и 1 РНсоответственно;Изобретение относится к квантовой электронике и может быть использовано для оптимизации ввода излучения накачки и вывода генерируемого излучения при создании много частотных субмиллиметровых (СММ) лазеров с оптической накачкой, нашедших применение в магнитоспектроскопии твердого тела, лазерной интерфе 10 рометрии плазмы, метрологии частоты и экспериментах по Томсоновскому рассеянию света,Цель изобретения - повышение КПД лазера.На чертеже показан субмиллимет 15 ровый лазер с оптической накачкой.Лазер содержит газоразрядную трубку 1 оптического лазера накачки, например СО -лазера, кювету 2 с активным веществом субмиллиметрового лазера, оптический резонатор лазера накачки, образованный эшелеттом 3 и зеркалом 4, и субмиллиметровый резонатор, образованный тем же зеркалом 4, промежуточным зеркалом 5, установленным внутри оптического резонатора, и зеркалом б для вывода СММ- излучения. Газоразрядная трубка 1 и кювета 2 имеют соответственно брюстерные окна 7 и 8, например, из арсенида галлия, прозрачного для излучения накачки. В кювете 2 за зеркалом б установлено герметизирующее окно 9 из материала, прозрачного для СММ-излучения, например кристалли- З 5 ческого кварца или кремния. Ось оптического резонатора накачки совпадает с нормалью к отражающей поверхности в центре зеркала 4 и направлением падающего на эшелетт или отра женного от него в первом порядке излучения накачки, Эшелетт 3 установлен по схеме Питрова с возможностью вращения вокруг оси, лежащей в плоскости эшелетта и перпендикулярной оси лазера. Ось СММ-резопатора изогнута под углом 2 и совпадает с нормалями к плоскостям зеркал 4 и б. СММ-излучение падает вдоль нормали ,зеркала 4 к промежуточному зеркалу 5 50 и после зеркального отражения от него направление падения излучения совпадает с нормалью к зеркалу б. Обе нормали образуют угол падения 1 с нормалью промежуточного зеркала 5 и 55 лежат с ней в одной плоскости, являющейся плоскостью падения излучения на зеркала 4-6 СММ в резонато. Зеркала 4 и 5 установлены в кювете СММ-лазера неподвижно, а зеркало б установлено на сильфон 10, соединенный с отсеком 11 кюветы 2, и может перемещаться вдоль оси СММ-резонатора с помощью микрометрических винтов или пьезокорректора (не показаны). Зеркало 4, общее для субмиллиметрового и оптического резонаторов, выполнено непрозрачным для излучения, например из меди или золота.Зеркало б не имеет контакта с излучением накачки и выполнено частично прозрачным для СИЛ-излучения, например, в виде двумерной медной решетки. Промежуточное зеркало 5 выполнено в виде двумерной решетки из скрещенных металлических полос с одинаковым периодом в обоих измерениях и обладает одновременно высокой пропускающей способностью для излучения накачки и высокой отражающей способностью плоского зеркала для СММ-излучения, Полоски решетки зеркала 5 в одном измерении ориентированы параллельно, а в другом - перпендикулярно плоскости падения излучепия, которая в данном варианте перпендикулярна ориентации линейной поляризации волны накачки. Плоскость решетки промежуточного зеркала 5 установлена относительно оси оптического резонатора под острым углом М= Ч, выбранным в пределах90 )М65если линейная поляризация волнь 1 накачки перпендикулярна плоскости падения излучения, и под углом Я = Р если линейная поляризация волны накачки параллельна плоскости падения, где угол Ч нахОдится в пределах90Р ) 80При этом периоды решетки 8" и 8 для первого и второго случая соответственно удовлетворяют условиям8/2 а 3, 3,70,871 ) я ) 0,690,88д" ), 0,87где 8 и а - период и полуширина полосок, образующих решетку,соответственно;- длина волны накачки,а максимальный коэффициент пропускапия решетки при углах падения Ч иМ , равный Т, удовлетворяет условиюТ Т, - 0,01,277271 ВНИИПИ Заказ 6752/ ираж 59 Подписно оизв.-полигр ие, г, Ужгород Проектная, 4 где Т - максимальный коэффициентпропускания решетки при нормальном падении излучения,Лазер работает следующим образом. 5В газоразрядной трубке 1, заполненной СО , возбуждается разряд. Направление вектора поляризации возбуждаемого оптического излучения накачки определяется ориентацией брюстерных окон 7 и 8. Максимальная прозрачность окон 7 и 8 соответствует поляризации излучения параллельно их плоскости падения, Поэтому вектор напряженности электрического поля на 5 качки ориентирован параллельно плоскости падения на брюстерные окна и перпендикулярно плоскости падения на двумерную решетку промежуточного зеркала 5, полоски которой в одном измерении,параллельны этому вектору, в другом - перпендикулярны, Оптическое .излучение свободно проходит через двумерную медную решетку промежуточ 25 ного зеркала 5, угол установки которого к оси оптического резонатора ц и период р выбраны в зависимости от ориентации линейной поляризации этого излучения, попадает на зеркало 4, образующее оптический резонатор с эшелеттом 3. Вращая эшелетт 3 вокруг оси, совпадающей с его плоскостьюи перпендикулярной оси резонатора, настраивают его на выбранную волну,1Н Оптическое излучение, поглощаемое на 35 вращательно-колебательных переходах активного вещества, заполняющего кювету 2, при настроенном на резонансную длину Ь субмиллиметровом резонаторе приводит к возникновению СМК- излучения. Длина резонатора настраивается с помощью микрометрического винта или пьезокорректора при перемещении зеркала 6, При этом поляризация колебаний генерируемого излучения устанавливается параллельно или перпендикулярно линейной поляризации волны накачки в соответствии с правилами дипольных переходов, так как добротность СММ в резонато, содержащего двумерную решетку в качестве промежуточного зеркала, не зависит от ориентации поляризации излучения. Двумерная решетка в нулевом порщке одинаково хорошо отражает СММ длины волн А произвольной поляризации, десятикратно превышающие ее период, СММ-излучение, отраженное от зерка/ла ч, падает на зеркало 5 под угломотражается от него под этим же углом и попадает на частично проз - рачное для этого излучения зеркало 6 и также отражается от него. В результате многократного прохождения С%1-излучения через объем активного вещества, заполняющего кювету 2 и ее отсек 11, происходит усиление и генерация излучения на длине волны, определяемой положением зеркала 6, т,е. длиной Т. субмиллиметрового резонатора. Генерируемое излучение выводится по всему сечению полупрозрачного зеркала 6 через окно 9. Перестройка СМИ-лазера по длинам волн осуществляется изменением угла наклона эшелетта 3 относительно оптического резонатора и перемещением зеркала 6 вдоль оси С 1 И-резонатора.