Оптический квантовый генератор с модулированной добротностью

1 ч 4847 Союз Советских Социалистицеских РеспубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(61) Завиоимое от авт. свидетельства -122) Заявлено 13,09.71 (21) 1699715,26-25с присоединением заявки-132) Приоритет -Опубликовано 05.05,74. Бюллетень17Дата опубликования описания 02.02.75 51) Ч. Кл. Н 01 з 3/1 Государственный комитет Совета Министров С 6 СР по делам изобретений и открытий(54) ОПТИЧЕСКИЙ КВАНТОВЫЙ ГЕНЕРАТОР С МОДУЛИРОВАННОЙ ДОБРОТНОСТЬЮИзобретение относится к квантовой электроцике ц может использоваться для управлеция параметрами импульсов излучения оп.тических квацтовых генераторов (О КГ), цапример, для получения одцомодового режимагеииер а ци и,Известны ОКГ, содержащие оптическийрезонатор, активный элемецт, модулятор добротцости и поляризатор. Известные ОКГ цепозволяют управлять поперечной структуройлучка излучеция путем постепенного увел чеция добротцости резонатора в радиальцомнаправлении,Предлагаемый ОКГ отличается от известцых тем, что в его резонаторе устацовлецамодулирующая ячейка с кольцевыми электродами, соединенными с источником питация, причем отцошецие поперечного размераячейки к ее длине выбрацо в ицтервалс(2 - 10) 1,И еле е, и е, - Ииэиектрииеекэлпроцицаемость ячейки соответственно перпецдикулярцо к оптической оси и вдоль цес.Источник питания может быть выполцец ввиде генератора импульсов с моцотоццо измецяющимся цапряжецием, создающим ца тор.цах модулирующей ячейки средний радцальУь 2цый градцецт цапряжепця (1,4 - 2,0) где (. 2 - цолуволцовое цапряжеццее поперечный размер ячейки,Это позволяет обеспечить уцравлецце пара 5метрамц п 1 чка излучсцця.На фцг. 1 показана модулцрующая ячейкапредлагаемого ОКГ; ца фцг. 2 - оптическаясхема ОКГ.Предлагаемый ОКГ содержит поляризатор1; модулцрующую ячейку 2 с кольцевымиэлектролами р, соедццеццымц с цсточццком 4питацця; активный элемент 5; оптический резоцатор, образоваццый отражателями 6 ц 7;пассивный илц электрооптцческий модулятор8 добротности.Вход цсточцика питания соединен с блоком9, служащим для запуска цсточццка в моментвозццкцовецця гецераццц в резоцаторе ОКГ.Блок 9 может содержать, например, разрядцц;, поджцгаемый светом, илц фотоприемцик,регистрирующий излучение ОКГ, например,частичцо выводимое цз резоцатора двулучепреломляющим поляризатором 1. 25 Модулцрующая ячейка 1 см. фцг, 1) можетбыть выполнена в виде пластинки из кристалла, обладающего продольным электрооптическим эффектом (КДР, АДР, ДКДР ц т. д.), и устацовлеца между двумя поляризаторами.Отцошсццс средцсго размера светового от7, - . УТ= - = з 1 п --40 где с - интенсивность света, выходящегонз ячейки;У - интенсивность света, нанравляемого в ячейку;Р. 2 - константа, характеризующая материал модулирующей ячейки.Вследствие неоднородности электрического поля в ячейке 2 независимо от величины 5 О нап 1 элц 1 лении источника 4 питанил п 1 эОПУскание некоторых зон ячейки минимально, а некоторых - максимально. Таким образом, модулирующая ячейка 2 никогда полностью не открыта для падающего светового пучка 55 и не закрыта. верстия пластинки (например, свстснэого диаметра, если отверстие имеет формч крлггя) кГ:ее плеве впбрапп рлю,в:и (2- - 1011/Прн использовании в предлагаемом ОК 1 электрооптического модулятора добротности модулирующая ячейка 2 и модулятор 8 добротности могут быть выполнены на основе общего для этих элементов кристалла.ДЛя ПОВЫШЕННя ЭффЕ 1 лтИВНОСТИПраГЛЕННя1 О поперели ой структурой пучка нзс 1 уче 11 ия ОКГ Ыожевт ОЫТЬ СиаожЕН НЕСКОЛЬКИМИ МОДУе 1 ПРгющими ячейками, установленными последовательно и разделе 1 шыми поляризаторами,15Прн работе ОКГ активный элемент 5 возбуждается системой накачки (не показана). Прн этом модулятор добротности резонатора ОКГ закрыт, и на электроды 3 модулирующей ячейки подано управляющее напряжение от источника 4. Благодаря выбору указашюго вьппе соотношения между поперечными н продолы ыми размерами ячейки 2 управляющее напряжение, поданное от источника 4, создает в пластинке резко неоднородное осесимметр:1 чное электрическое поле Е, т. е. разность потенциалов между точками Л, Л не рав 1 и разности потенциалов между точками Б, Б (см. фиг. 1), Это приводит к появлению разности потенциалов между точкамн А и Б, расположенными по радиусу на разном расстоянии от центра, т. е, к появлению Радиезс 1 ьного Г 1 эадиента нап 1 элжения, ХЯРЯК- тернзующего неоднородность приложенного полл Е.35Г 1 рн скре 1 цениых поляризаторах пропускапие в любой точке светового отверстия ячейки 2 определяется выражением При срабатывании модулятора доброт 11 о- СТН Ы а 11 СИ и Ял Ы 10 е г 130 ПуСлап не Соответств 1 еТ только небольшой центральной зоне светового отверстия модулирующей ячейки 2.В МОМЕНТ ДостигжЕНИЯ МЯКС 11 МЯЛЬНОв 1 Инверсии в активном элементе модулятор добротности открывается, и генерация ОКГ развивается в небольшой центральной области активного элемента, определяемой размером зоны высокого пропугскани 1 51 чей 1 П 2. Часть излучения, возникающего в осевой области резонатора, поступает в блок 9, связанный с источником 4, вследствие чего напряжение на выходе источника 4 начинает изменяться (убывать) с заданной скоростью. Это вызывает постепенное увеличение зоны максимального пропускания от центра к краю светового отверсти 1 ячейки 2. Добротность резон. тора ОКГ при этом также увеличивается в радиальном направлении (от центра к краю), т. е. обеспечивается улучшение модовой структуры излучения илн регулирование длительности импульса. При подаче на модулирующую ячейку 2 постоянного напряжения она представляет собой селектор поперечных мод.Предмет изобретения1. Оптический квантовый генератор с модулированной добротностью, содержащий оптический резонатор, активный элемент, модулятор добротности и поляризатор, отличасоисиссс.с тем, что, с целью обеспечения управления паряметрамп пучка излучения, в резонаторе установлена модулирусощал ячейкас кольцсвыми электродами, соединенными систочником питания, причем отношенис поперечного размера ячейки и ее длине выбраноГ.=,в интервале 1 а - 0114 ", гле ал п ав - ле.ллэлектрическая проницаемость материала ячейки соответственно перпендикулярно к оптической оси и вдоль нее, что приводит к изменению поперечной структуры пучка.2, Оптический квантовый генератор поп. 1, отличающийся тем, что источник питания выполнен в виде генератора импульсовс монотонно изменяющимся напряжением,создающим на торцах модулируюшей ячейкгсредний радиальный градиент напряженияОц 2418147 Составитель И. Старосельскаяедактор И, Орлова Техред Г. Дворина Корректор И. Симкина аказ 1731/468ЦНИИПИ сное и. Харьк. фил. пред. Патент. Изд. М 805 осударственного комитета по делам изобретений и Москва, Ж, Раушская