Оптический квантовый генератор

(19) 51) 4 Я 3/082 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ сСгоп 1 с70.(54) РАТО двулу ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Институт электроники АН БССР) ОПТИЧЕСКИЙ КВАНТОВЫЙ ГЕНЕ- содержащий активный элемент, преломляющую призму и электрооптическии модуляционныи элемент,последовательно размещенные на однооси в основном резонаторе, образованном двумя отражателями, селектирующие элементы и фотоприемник,выход которого через электронноеустройство подключен к электрооптическому модуляционному элементу,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью повышения мощности генерируемого одномодового излучения, в неговведен отражатель, образующий сотражателями основного резонаторадополнительный резонатор, оптическисвязанный с основным резонаторомчерез двулучепреломляющую призму,при этом селектирующие элементы расположены в дополнительном резонатор а фотоприемник на выходе последнегИзобретение относится к области квантовой электроники и может быть использовано в качестве импульсного источника когерентного узкополосного оптического излученияв светолокации, многоэкспозиционной голографии, дальнометрии и других областях, где требуются оптические квантовые генераторы (ОКГ), характеризующиеся минимальной шириной спектра генерируемого излучения.В ОКГ с активной модуляцией добротности гигантский импульс формируется непосредственно из широкополосного спонтанного шума, а сравнительно малая длительность периода формирования моноимпульса, определяемая егО передним фронтом, не позволяет осуществлять достаточно сильную дискриминацию типов колебаний и сужение спектра. Поэтому довольно широкое распространение получили ОКГ с активной модуляцией потерь, в которых сужение спектра излучения достигается с помощью искусственного увеличения времени формирования импульса генерации на начальном этапе за счет различных способов включения добротности резонатора. Известны устройства, в которых это достигается за счет медленного включения добротности Я . Основным недостатком ОКГ с медленным включением добротности является существенное ухудшение энергетических параметров излучения, вызванное малой скоростью выключения потерь в резонаторе.Известны также устройства ОКГ, в которых увеличение времени формирования импульса генерации достигается эа счет ступенчатого включения добротности 2 .Из известных устройств наиболее близким является ОКГ 3,создающий когерентное излучение в форме гигантских импульсов, который содержит активный элемент, двулучепреломляющую призму и электрооптический модуляционный элемент, последовательно размещенные на одной оси в резонаторе, образованном двумя отражателями, селектирующие элементы и фотоприемник, выход которого через электронное устройство подключен к электро- оптическому модуляционному элементу. С помощ ю данного устройства достигается е,е более удлиненное время формирования импульса генерации и,как результат, повышение эффективности селекции мод.Наличие в резонаторе ОКГ селектирующих элементов, таких как диафраг ма и наклонныйпокрытый эталон, приводит к дополнительным потерям, чтоснижает выходную мощность ОКГ, егоКПД, спектральную яркость излучения.Целью изобретения является созда Оние устройства ОКГ с электрооптическим затвором с более высоким значением мощности генерируемого одномодо.вого излучения.Цель достигается тем, что в устроиство введен вспомогательный отражатель, образующий совместно с отражателями основного резонатора ОКГдополнительный резонатор цля излучения активного тела на начальной стадии при выключенном электрооптическом затворе, и все селектирующиеэлементы вынесены в дополнительныйрезонатор за пределы основного. Дополнительный и основной резонаторыоптически связаны через двулучепреломляющую призму, а фотоприемник включен на выходе дополнительного резонатора.На чертеже изображена схема пред- ЗО лагаемого устройства.Устройство содержит четвертьволновый электрооптический затвор,состоящий из четвертьволнового модуляционного элемента 1 и двулучевреЗ 5 ломляющей призмы 2, которые вместес активным элементом 3 помещены восновной резонатор, образованный выходным отражателем 4 и отражателем5 со 100 Е-ным отражением, Вспомога 4 О тельный отражатель 6 при выключенном электрооптическом затворе (т.е.при четвертьволновом напряжении наэлектродах эпектрооптического моду -ляционного элемента) совместно с 45 отражателями основного резонатораобразует дополнительный резонатор,в котором помещены селектирующиеэлементы: диафрагма 7 и покрытый наклонный эталон 8. Сигналом фото О приемника 9 запускается электронноеустройство 10, вырабатывающее управляющий импульс для электрооптического модуляционного элемента.Принцип действия устройства со стоит в следующем.Через двулучепреломляющую призму2 проходит лишь горизонтальная составляющая излучения активного тела3, вектор поляризации которой повоорачивается на 90 при двойном прохождении через электрооптический модуляционный элемент 1 и при отражении от отражателя 5, если к электродам модуляционного элемента приложено четвертьволновое напряжение, и не поворачивается при отсутствии напряжения на электродах (т.е. при включенном затворе, поскольку в дан10 ной схеме добротность резонатора включается при сбросе высокого напряжения с электродов электрооптического модуляционного элемента). В первом случае излучение с помощью двулучепреломляющей призмы 2 выводится из основного резонатора. При увеличении коэффициента усиления в активном элементе 3 до уровня потерь в дополнительном резонаторе, образованном отражателями 4, 5 и 6, в нем развивается пичок свободной генерации, Низкоуровневые потери дополнительного резонатора определяются внутренними потерями в ОКГ, а также коэффициентами отражения вьходного отражателя 4 и дополнительного б, При наличии в дополнительном резонаторе элементов (диафрагма 7, покрытый наклонный эталон 8), 30 селектирующих как поперечные, так и продольные типы колебаний, вследствие большой длительности пичка свободной генерации происходит эффективное сужение спектра излучения, Излучение пичка свободной генерации контролируется фотоприемником 9, сигналом которого запускается электрон - ное устройство 10, вырабатывающее управляющий импульс для электроопти ческого модуляционного элемента 1. При включении добротности (сбросе четвертьволнового напряжения с электродов) излучение проходит через электрооптический модуляционный эле мент, не меняя направления вектора поляризации,и моноимпульс, вырастая вследствие захвата частот из одномодового излучения свободной генерации, развивается в основном резона торе, образованном отражателями 4 и 5, в котором исключены потери, связанные с наличием в резонаторе селектирующих элементов.Вьппе описано устройство ОКГ счетвертьволновым электрооптическимзатвором. Следует отметить, что предлагаемое устройство может быть осуществлено и с другими. конструкциями электрооптических затворов и различными типами двулучепреломляющих призм; недостатки и преимущества таких ТКГ друг перед другом определяются характеристиками самих электрооптических затворов.Таким образом, в предложенном устройстве начальный этап генерации происходит в дополнительном резонаторе, где вследствие наличия селектирующих элементов производится эффективная селекция мод и выделение одномодового излучения, а формирование гигантского импульса одномодового излучения до максимального значения при включении электрооптического затвора про. исходит в основном резонаторе.Узкополосное излучение пичка свободной генерации, полученное на начальной стадии генерации в дополнительном резонаторе, является "затра 1вочным для генерации гигантского импульса, обеспечивая тем самым минимальную ширину спектра излучения гигантского импульса. Поскольку селектирующие элементы находятся за.пределами основного резонатора, то они не вносят дополнительных потерь в резонатор и сами не подвергаются воздействию мощного лазерного излучения. Все вьппесказанное выгодно отличает предложенный ОКГ от известных. Вынесение элементов, селектирующих поперечные типы колебаний (например, диафрагма) в дополнительный резонатор, за пределы основного, позволяет также существенно увеличить рабочий 1объем активного тела при генерации гигантского импульса. Таким образом, в описываемом устройстве ОКГ представляется возможным существенное увеличение выходной мощности, спектральной яркости излучения и КПД ОКГ. Кроме того, поскольку селектирующие элементы находятся в дополнительном резонаторе, в котором развивается лишь пичок свободной генерации, то исключается возможность повреждения их при генерации моноимпульсов высо. кой мощности, а также, поскольку пичком свободной генерации эталоны, используемые для селекции продольных типов колебаний, разогреваются значительно меньше, облегчается стабилизация частоты излучения при работе ОКГ в частотном режиме.