Оптический квантовый генератор

(51) М. Кл. Н 01 5 3/09 рисоединением заявкиосударственнын комитетСовета Министров СССРна делам нзооретеннйи открытий)Оп а опубликования описани 0.09,77 72) Авто мирнов и М, С, Соскин В, И, Кравченк зобретения Институт физики АН Украинской ССР(54) ОПТИЧЕСКИЙ КВАНТОВЫЙ ГЕНЕРАТО Оба эти способа обладают сущесввенными недостатками. Под действием накачки селективные зеркала быстро, разрушаются, а при использовании в качестве выходного зеркала стеклянной пластинки возникаег проблема разделения пучков накачки и генерации, так"как они распространяются навстречу друг другу, Это ограничивает КПд ОКГ с лазерной накачкой (.40-50%),Все известные ОКГ с лазерной накачкой представляют собой устройства, независимые от квантового . генератора накачки, По существу, ОКГ накачки и накачиваемый ОКГ- это отдельные лазеры, Такая конструкция приводит к неоправданно большим габаритам всей установки и, чго самое важное, к дополнительным потерям энергии. На практике в большинсгве случаев применяются гармоники излучения основной частоты ОКГ, При этом нелинейные кристаллыкак правило помещаются вне резонатора, Чтобы ингенсивпосгь основной частогьг была большой, выИзобретение относится к области оптической квантовой электроники и может бытьиспользовано в медицине, биологии, голографии, спектроскопии и других областях науки и техники, где применяются оптические вквантовые генераторы (ОКГ) с управляемыми перестраиваемым в широком диапазонечастот спектром генерации,Известны ОКГ, использующие лазернуюнакачку, Основное их достоинство заключа Оется в.том, что они излучают мощные короткие световые импульсы с хорошими пространственно-угловыми характеристиками, гаккак в активной среде отсутствуют вредныеоптические неоднородности, присущие ОКГ 1 ас ламповой накачкой,Эффективность преобразования излучениянакачки в генерацию существенно зависитот способа лазерного возбуждения, Внастоящее время установлено, что наиболее выгоден продольный вариант накачки, когда пучки накачки и генерации совмещены в активной среде. Однако для реализации продольнойнакачки необходимо пропустить излучениенакачки сквозь селекгивное зеркало резона тора. В некоторых случаях вместо зеркала спользуюг ненапыленную проэрачцую пластходное зеркало резонатора ОКГ делаюточень прозрачным (часто используется стопа из 2-3 плоско-параллельных пластин).При этом порог генерации ОКГ резковозрастает, что требует увеличенной энергии накачки,Бель изобретения - повышение к.п.д,ы спектральной яркости перестраиваемыхОКГ, расширение диапазона перестройкичастоты и уменьшение габаритов всей системы,Цель достигается осуществлением оптической связи резонаторов источника накачки и накачиваемого ОКГ с помощью дисперсионной призмы, которая является диспер бсионным элементом их резонаторов и одновременно позволяет совместить пучкинакачки игенерации в активной среде ОКГ,Строго продольная накачка обеспечивает высокий коэффициент преобразования, а возможность перестройки частоты источникалазерной накачки расширяет диапазон перестройки частоты генерации. ОКГ. Нелинейный элемент расположен внутри резонатораисточника лазерной накачки, а вывод иэлучения преобразованной частоты осуществляется чеРез дисперсионную призму. При этомнет необходимости увеличивать прозрачностьзеркал резонатора, что дает возможностьснизить энергетические затраты на егонакачку. Кроме того, расположение нелинейного элемента внутри резонатора обеспечивает наиболне высокие коэффициенты преобразования (вплоть до 100%), Компактноерасположение обоих резонаторов вокруг35общей дисперсионной призмы резко уменьшат габариты всего устройства,На чертеже приведена оптическая схемаОКГ.ОКГсостоит из источника лазерной наиач, 0ки и накачиваемого активного элемента, помещенного в автономный резонатор. Источник накачки содержит активный элемент1,оптический резонатор, образованный зеркалами 2 и 3, модулятор бодрости 4 и 5нелинейный элемент 5, преобразующий основ.ную частоту в частоту, необходимую длянакачки, Накачиьаемый элемент 6 помещенв оптический резонатор, образованный зеркалами 7 и 8, в котором установлена дисперсионная призма 9, позволяющая плавноцеросграивать частоту. генерации, Призма 9расположена на оптической оси резонатораис;точника накачки между активным элементом 1 и нелинейным элементом 5 так, чтонахачиваемый элемент 6 и нелинейный элемент 5 Оказываются по разные стороны призмы, а оптическая ось автономного резонатор совмещена с направлением излучения,преобразованного нелинейно.лю элементом,После введения призмы в резонатор источни-.ка накачки оптическая ось последнего претерпевает излом, что требует некоторогосмещения нелинейного яцемента 5 и расположенного рядом с ним зеркала 3 с прежнейоси резонатора,Активным элементом 1 и накачиваемымэлементом 6 могут быть любые вещества,генерирующие в обычном резонаторе, Например, в качестве источника лазерной накачкимогут использоваться активированные стекла и кристаллы, Накачиваемым элементоммогут быть растворы органических красителей, активированные кристаллы и т, и,Нелинейным элементом чаще всего служаткристаллы, в котс рых генерируются гармоники основной частоты ( например, КОР Ы ЙЬОви др,). Им могут быть также красители, среды, в которых генерируется ВКР и т. и. Дисперсионная призма изготавливается из материала, прозрачного на длине волны накачки и генерации, и рассчитывается так, чтобыизлучение падало на ее грани под угламиблизкими к углу Брюстера для рабочихдлин волн, Остальные элементы резонаторов(пассивный затвор и отражатели) являютсяобычными и не требуют дополнительныхпояснений,ОКГ работает следующим образом,При возбуждении источника лазерной накачки в резонаторе, образованном зеркалами 2 и 3, генерируется мощный гигантскийимпульс на частоте соответствующей угловому положению зеркала 3, В нелинейном элементе 5 это излучение преобразуется почастоте. Преобразованное излучение, проходя через дисперсионную призму, отклоняетсяв направлении оптической оси резонатора,образованного зеркалами 7 и 8, Оно попадает в накачиваемый элемент 6, осуществляяего продольную накачку, В резонаторе, образованном зеркалами 7 и 8, возникает генерация на частоте, соответствующей угловому положению зеркала, 8. Если полосалюминесценции накачиваемого элемента 6широка то при повороте зеркала 8 осуществляется плавная перестройка частотыгенерации, Эффективность генерации на крыльях полосы может быть увеличина при соответствующей подстройке частоты источника лазерной накачки, Отметим, что обе этиперестройки осуществляются независимо,и положение призмы 9 при этом остаетсянеизменным,Такой ОКГ оказался исключительно удобным в работе и в смысле компактности, и в смысле простоты осуцествления широкоциапазонной перестройки частоты,346999 Составитель И, СтаросельскаяРедактор Л, Мазуронок Техред А. Демьянова Корректор С. Юдченко Заказ 3095/53 Тираж 976 ПодписноеБНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская набд. 4/5 филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4 3 формула изобретенияОптический квантовый генератор, содер жацяй активный элемент, оптический резонатор, модулятор добротности, нелинейный элемент и систему накачки, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью увеличения к,п,д. спектральной яркости излучения и диапазона перестройки частоты, междуактивным и нелинейньм элементами установлена дисперсионная призма, а системанакачки выполнена из активного элемента,установленного в оптический резонатор,образованный - двумя отражательными элементами, расположенными по обе стороныдисперсионной призмы,