Неустойчивый резонатор оптического квантовоно генератора

ОП ИИЗОБРЕТЕН Союз Советски 530606 иалистическикРвспублик ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1).Дополнительно 2) Заявлено 04,04 ид авт(21) 2121322/ соединением заявки Н 01 5 3 0 осударствеииый комитет СССР оо делам изобретений и открытийДата опубликования описания 30128 72 Автор обретени А.Ананье Заявитель(54) НЕУСТОЙЧИВИЙ РЕЗОНАТОР ОПТИЧЕСКО КВАНТОВОГО ГЕНЕРАТОРАтся к области и может быть ании оптическ(ОКГ) с уэк ем имеющих а усйлением (на ь Изобретение относиквантовой электроникииспользовано при созд их квантовых генераторов онаправленным излучени ктивную среду с малым при мер, газодинамических).Для получения узконаправленного излучения обычно применяют неустойчивые резонаторы, образованные отражающими зеркалами. Неустойчивый резоиатор в целом может быть охарактеризован двумя параметрами; коэфФициентом увеличения М , указывающим, во сколько раэ увеличиваются размеры сечения светового пучка после его однократного прохождения по резонатору, углом вращения поля О, показывающим величину поворота сечения светового пучка вокруг оси резонатора после его однократного прохождения через резонатор. В двух зеркальных резонаторах ориентировка сечения пучка сохраняется (06 = О), если одно из зеркал заменено на триппель-призму сечение пучка после каждого отражения от нее повертывается на угол р.=Ъ (нижняя часть становится верхней и наоборот). Возможны любые промежуточные значения угла С 6 , который является сложной функцией расположения зеркал или иных отражателей.В известных неустойчивых резонаторах для вывода излучения либо внут резонатора устанавливают наклонную отражающую пластину, имеющую отверстие на оси резонатора, либо выполняю выходное зеркало раэмером, меньшим размера сечения активной зоны рабоче го вещества ОКГ в М раз 11 . Известен резонатор газодинамического ОКГ, состоящий из системы зеркал, размер одного из которых меньше 5 размера активной эоны в М раз. Сечение выходного светового пучка такоГоОКГ, как и указанных, представляетсобой кольцо, отношение наружногои внутреннего диаметров которого рав но И . Когда коэффициент усиленияактивной среды ОКГ мал, М должно выбираться близким к единице. Тогдакольцо становится узким(2.Такая Форма пучка в ряде случаев 5 практического применения неустойчивыхрезонаторов является их недостаткомпо двум причинам: иэ-эа большой угловой расходимости выходного пучказа счет дифракции на узком кольце О и кольцевой (несплошной) Формы се40 чения луча и относительно большихего размеров.1 ель изобретения - уменьшение расходимости генерируемого излучения иполучение выходного пучка сплошногосечения при одновременном уменьшенииего размеров.Это достигается тем, что в отражателе, служащем для вывода излучения, выполнен вырез в Форме частиСектора с углом охвата, равным углувращения СЫ поля генерации в резонаторе на расстоянии от оси резонатораЯ М, где К - расстояние междуосью резонатора и краем активной среды, М) 1 - коэффициент увеличениярезонатора, причем уол Ж выбран 15из условияал Лф -Ы 1На Фиг, 1 схематически изображенпредлагаемый резонатор, на фиг. 2сечение в плоскости выходного зеркала,Резонатор работает следующимобразом.Световой пучок падает на выходноезеркало 1, Часть пучка проходит в вырез 2 и образует. полезный сигнал, 25часть излучения, отражаясь от зеркала, идет в. цепь обратной связи, состоящую из остальных зеркал 3 резонатора, где сечение пучка увеличивается в М раз и повертывается на уголС . Принцип работы поясняется наконкретном примере резонатора с М =1,1.Угол вращения Ф поля в соответствии с приведенным условием выбирается равным Ъ /4 (45). Поворот сечения светового пучка после его прохождения по резонатору на 45 О будемсчитать направленным по часовой стрелке. Для наглядности сечение резонатора разбито проходящими через егоось линиями ОА, ОЬ, ОЬ углымежду которыми равны 45 О (фиг, 2).Длина этих отрезков выбрана так, чтокаждый последующий длиннее предыдущего в М = 1,1 раза. Таким образом,все треугольники подобны друг другу,каждый последующий по размерам больше предыдущего в 1,1 раза и повернутотносительно него на 45 Световойпучок )КЬСМГйНЗ падает на выходноезеркало. Часть пучка АКВА проходитв вырез, остальная часть остаетсявнутри резонатора. После прохождения резонатора сечение пучка возрастает в 11 =1,1 раза и повертываетсяна о = 45 ф. При этом часть пучка, отраженная от ААОЬ, заполняет АЬОс 55и т.д., наконец, часть пучка, отраженная от ЬН 01, заполняет Ь ЗОКТаким образом, пучок восстанавливаетсвою первоначальную форму, и процессповторяется, т.е. выполняется условие робратной связи. Размеры АЛЛОЮ большеразмеров й АОЬ в и )=1, 1 раз . Привыборе расстояния, на которое вырез не доходит до оси резонатора, равным Р М, расстояние от оси по линии. 2 В/ОоЗК равно Р , т.е. световой пучок как раэ заполняет все сечение активной среды ОКГ.Выходящий из резонатора пучок имеет компактную форму, При выборе угла вращения Ф поля генерации в соответствии с приведенной формулой размеры ЗК и (4 различаются незначительно. )3 этом случае выходной пучок в поперечном сечении имеет минимальные размеры при заданной его площади, которая определяется только сечением активной среды и увеличением М и равна площади кольца в поперечном сечении выходного пучка известных неустойчивых резонаторов, Линия АЬ может несколько отличаться от прямой и быть выполнена так, что пучок будет иметь не восьмиугольную, а скругленную форму. Вырез на зеркале может быть, в целях удобства изготовления, в отдельных случаях увеличен за счет зоны, лежащей в секторе КЪ)., что не имеет принципиального значения. Наконец, виесто выполнения выреза в выходном зеркале можно вставить внутрь резонатора наклонную отражающую пластину, имеющую ту же Форму, что и у выреза.Компактная форма выходящего из резонатора пучка выгодно отличает его от ранее использовавшихся резонаторов. Применение изобретения позволит существенно уменьшить расходимость излучения ОКГ с активными срецами, обладающими малым усилением, а также уменьшить габариты оптики в системах внешнего формирования лазерного луча.Формула изобретенияНеустойчивый резонатор оптическогоквантового генератора, включающийсистему отражателей, например зеркал,о т л и ч а ю щ и й с я тем,.что,с целью уменьшения расходимости генерируемого излучения и получения выходного пучка сплошного сечения при одновременном уменьшении его размеров,в отражателе, служащем для выводаизлучения, выполнен вырез в формечасти сектора с углом охвата, равнымуглу вращения о поля генерации в резонаторе, на расстоянии от оси резонатора 3 М фф где 1 -расстояниемежду осью резонатора и краем активной среды, й1 - коэффициент увеличения резонатора, пичу угол а выбрав из условия )Ь в Й зз,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. "Арр 1, Ор", 13, 353, 1974.2. "аэеп Рость", 12, 1970, р.27530606 фи Составитель С, РТехред М Кузьма Коррек едактор Е опо 4/75 Тираж 844 Подл ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/о Заказ илиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул ектная,