Субмиллиметровый лазер

) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНк авторскому свидетельству натор образован отражшеткой Э и глухим зенего активным элементрезонатор заполнен актван кристаллическим окномрачным выходным зеотражатель установлентическои оси лазера, глухполнено в виде полограствора между поверхнляется числом проходов еи дифрркапом с помещ акционной реенной внутри азера Второй ом и образо- и по зСОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИКГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ ССС(71 Институт физики АН БССР(72) Орлов Л.ННекрашевич Я.И, Гайко ОЛ. (64) СУБМИЛЛИМЕТРОВЫИ ЛАЗЕР (57) Изобретение относится к квнике, а им енно к лазерам с опттся к квантовой эпектроера птическои накачкои.тения - повышение мощности гене Суб миллиметровсти излучения лазера ра оптическиетровый лазер со ед ржит два резонатосвязанных между собой. О дин резоБрюстера 2 пупро ркапом 7. Кристаллическийд углом Бростера к опое зеркало которого выусеченного к)тина уголостями которого определуча 1 ипИзобретение относится к квантовойэлектронике и может быть использовано при разработке молекулярных лазеров с оптической накачкой, генерирующих излучение в субмиллиметровой области спектра.Цель изобретения - повышение мощности и уменьшение расходимости излучения.На чертеже представлена схема субмиллиметрового (СБМ) лазера.СБМ-лазер содержит С 01-лазер накачки, включающий активный элемент 1 с установленным на одном иэ его торцов окном Брюстера 2, выполненным из кристаллического материала, прозрачного на частотах генерации С 02-лазера и обладающего высоким селективным отражением в области длин волн 40 - 44 мкм. Оптический резонатор С 02-лазера образован дифракционной решеткой 3 и зеркальным отражателем,.выполненным в виде двух противоположных зеркальных стенок 4, 5 кюветы 6, заполненной рабочей средой и пристыкованной к окну Брюстера. СБМ-оптический резонатор образован выходным зеркалом 7, выполненным с возможностью изменения коэффициента пропускэния, и кристаллическим окном Брюстера 2.Стенки кюветы с зеркальными покрытиями параллельны нормали к плоскости пересечения осей оптических резонаторов и выполнены с возможностью изменения угла наклона относительно оси СБМ-оптического резонатора приводами 8. В частном случае окно Брюстера 2 может быть выполнено иэ кристалла ВаР 2. Выходное зеркало 7 СБМ-резонатора расположено на каретке 9, снабжено юстировочным узлом 10 и выполнено в виде параллельно расположенных металлических сеток.СБМ-лазер работает следующим образом.Излучение оптического диапазона, генерируемое в активном элементе С 02-лазера, свободно проходит через кристаллическое окно Брюстера 2, попадает в полость кюветы с рабочей средой, где после нескольких проходов через то же окно и активный элемент 1 падает на отражательную дифракционную решетку 3. Дифракционная решетка настраивается таким образом, чтобы излучение С 02-лазера резо нансно возбуждало колебательно-вращательные уровни активных молекул.например СНэОН, находящихся в полости кюветы, создавая инверсную населенность между двумя рядом лежащими вращательными уровнями возбужденного колебательного состояния молекулы СНзОН. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Энергия возбуждения вращательных уровней этих молекул преобразуется в СБМ- излучение с помощью СБМ-резонатора, образованного выходным зеркалом 7 с переменным коэффициентом пропускания и кристаллическим окном Брюстерэ 2. При отъюстированном СБМ-резонаторе возникает СБМ-генерация, например, на длине волны 41,2 мкм. Перемещая зеркало 7 с помощью каретки 9 плоскопараллельно вдоль оптической оси СБМ-резонатора, подстраивают мощность генерации СБМ-излучения на максимальную величину вручную или с помощью юстировочного узла 10 автоматической подстройки мощности генерации,При необходимости работы СБМ-лазера в другом спектральном диапазоне необходимо использовать окно Брюстера 2 из другого кристаллического материала (для диапазона длин волн от 85 до 90 мкм используют пластину из йаС). Так как резонатор не содержит центральных отверстий связи, в нем реализуются в генерации гауссовы моды,Количество проходов й излучения накачки С 02-лэзера в кювете задается углом раствора а зеркальных стенок 4, 5 согласно соотношению а = 2 (90 -ф й, где у - угол Брюстера. Для создания однородного поля накачки и увеличения ее эффективности число й должно быть достаточно большим, однако при этом суммарные потери в резонаторе С 02-лазера, включая потери на отражение от зеркальных стенок и потери на поглощение излучения молекулами рабочего вещества СБМ-лазера, не должны превышать ненасыщенного коэффициента усиления С 02-лазера. Изменяя угол а, подбирают оптимальное число проходов Й для разных рабочих молекул и различных колебательно-вращательных переходов накачки,В СБМ-лазере каналы накачки и генерации полностью независимы друг от друга, в силу чего оптимизация пропускания выходного зеркала 7 и подстройка длины СБМ-резонатора не влияют на мощность излучения накачки, Значительное увеличение возбуждаемого объема и оптимизация развязки позволяет значительно повысить эффективность и мощность генерации. Конструкция лазера позволяет также осуществить стабилизацию частоты и мощности генерации. селекцию моД и длин волн генерации с помощью стандартных методов. (56) Авторское свидетельство СССР 1 Ф 713469, кл. Н 01 3 3/094, 1978,Авторское свидетельство СССР М 587812, кл, Н 01 5 3/02, 1976,Тираж Подписное НПО "Поиск" Роспатента113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Заказ 267 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 5 1635854 6а зобретенияФормула изо ретенияходимости излучения, кристаллический отражатель установлен под углом БрюстераСУБМИЛЛИМЕТРОВЫЙ ЛАЗЕР, со- к оси СОг-лазера накачки, заркальный отдержащий СОг-лазер накачки, включаю- ражатель образован двумя противоположщий активный элемент с установленным нымистенками кюветы,заполненнойрабона одном из его торцов окном, выполнен чей средой, с зеркальными покрытиями, ным в виде кристаллического отражателя, нанесенными на их внутренние поверхнои оптический резонатор, включающий диф- сти, выходное зеркало выполнено с возракционную решетку и зеркальный отра- можностью изменения коэффициента прожатель, пристыкованную к окну кювету. за- пускания, при этом стенки кюветы с полненную рабочей средой и 10 зеркальными покрытиями параллельны размещенную в субмиллиметровом оптиче- нормали к плоскости пересечения осей опском резонаторе, образованном кристал- тических резонаторов и выполнены с воэлическим отражателем и выходным эерка- можностью изменения угла наклона отнолом, отличающийся тем, что, с целью сительно оси субмиллиметрового повышения мощности и уменьшения рас- оптического резонатора.15