Способ перестройки частоты генерации лазера

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИ 5 Ц 7165 ЛИК Б 3/ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) БРЕТЕ ИСАНИЕ ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ 21) 2477448/2522) 18,04,7746) 15.02.93.Институт о оторо находиЧм +Я,едела преде етс- И до выраже юл, Р 6тики атмосФеры СО ил,Л. и др. ОКов.радио, 19и Сердюковлавным и непчастоты.дов 2-го симспектроскопого разрешенс 137 И. Рубирывным динамической пере астот мод резонаскоростстройкитора; озиумаи высокя. Ново те нои г время певаю щение ер- лоЕРЕСТ ерная ширин дисперсионндобр о ре в кваеской пеатора, отем, чтозона перерсионнуюоростью Ч ый угол оточено в которомзлучение телес ос зера отно нака тель и на,е превышенпороговой. Изобретение относит электронике и может бы но при создании лазеро ным управлением частот процессе генерации.Известны способы, в та генерации лазеров и мощью различного рода элементов, вносимых в ра и перестраиваемых ( тем вращения) в процес .Недостатком таких дисп я к квантовои ь использова с прецезионй излучения в И,Сердюков(56) Микаэлян А дом теле, М., С Макогон М.М. новый лазер с и свиппированием Тезисы докла по молекулярнЬй го и сверхвысок сибирск, 1974,(54)(57) СПОСОБ ГЕНЕРАЦИИ ЛАЗЕР режиме с динами частот мод резо ч а ю щ и й с я расширения диап производят дисп резонатора со с КИ ЧАСТОТЬ инепрерывн естройкойт л ис целью стройки, перестройквеличин которых часто- меняется с по- исперсионных езонатор лазе" апример, пуе генерации. рсионных спольность квазинепрерывенерации;жизни Фотона претщего неактивное пог4 собов перестройки является скачкообразное изменение частоты с минимально возможной величиной шага перест-.-ройки, равной частотному интервалу между модами резонатора лазера.Наиболее близким к описываемому является способ перестройки частоты генерации лазер, работающего в квазинепрерывном режиме с динамической перестройкой частот мод резонатора.Способ состоит в том, что непрерывная (т.е, шагом перестройки, рав 67165640 где ЧЮ скорость динамической перестройки частот мод резонаторадлительность квазинепрерывной генерации (здесь свремя жизни Фотона, претер певающего неактивное поглощение г - характерная .ширина добротности дисперсионного резонатора, 8 Я; телесный угол, в котором сосредо точено излучение лазера;относительное превышение накачки над пороговой). ным нулю) перестройка частоты излучения лазера, работающего в квазинепрерывном режиме, осуществляется путем динамической перестройки частотгенерирующих мод в результате изменения оптической длины резонатора впроцессе генерации, Однако этот способ не позволяет получить перестройку частоты излучения в диапазоне,превышающем несколько процентов отширины линии усиления активной средывследствие снижения коэФФициента усиления при отстройке частоты генерации от центра линии усиления и перехода генерации на моды, расположенные вблизи центра линии усиления иимеющие больший коэФФициент усиления(потери мод в этом способе не зависят от частоты и поэтому для всех мод 20одинаковы).Целью изобретения является расширение диапазона перестройки частотылазера, а именно получение перестройки частоты излучения лазера в пределах всей полосы усиления активнойсреды, что позволит намного удобнееи быстрее (в 10-100 раз) производитьспектроскопические исследования (например, измерение спектров поглоще- Э 0ния и излучения различных веществ сосверхвысоким спектральным разрешением) .Поставленная цель достигается тем,что производят дисперсионную перестройку резонатора со скоростью Чвеличина которой находится в пределах Чм - И до Чщ + И, где Я удовлетворяет уравнениюГг (м - и)ыс,1 пЯ М гБ(2) Из этого выражения следует, что для параметров, характерных для лазеров с широкими линиями усиления (твердотельные, лазеры на красителя),ь 1величина(отношение величины отстройки частоты генерирующей моды от положения наиболее добротной моды.к ширине добротности дисперсионного резонатора (или ширине линии усиления в бездисперсионном резонаторе) составляет несколько процентов, т.е.составляет несколько процентов от г. В способе кроме динамической перестройки частот мод в лазере производят также дисперсионную перестройку (т.е. Ч Ф О), поэтому полный диапазон перестройки, равный Ч ег = Ь 1 + + Ч г может достигать величины г, причем, как следует из (2), для того, чтобы не прекращалась квазинепрерывная генерация в течение заданного времени 1, разность скоростей Ч -Чг должна быть меньше, чем я .Пример: Лля осуществления непрерывной перестройки частоты рубинового лазера, имеющего импульс длитель ностью е, = 0,5 Мс, в диапазоне Г =12 см-, равном ширине линии усиГенерация с непрерывным изменением частоты при использовании динамических резонаторов обусловлена существованием промежутка времени между моментом, когда усиление превысит потери, и моментом выхода моды в генерацию - существованием времени задержки генерации, что дает возможность генерирующей моде отстроиться на интервал 6 Ч = (Чм - Ч) тг от положения моды с максимальным усилением Ч, прежде чем ее сменит мода, расположенная вблизи ч . Величина Л определяется такими параметрами лазера, как время жизни Фотона в резонаторе 1, характерной шириной добротности дисперсионного резонатора г, телесным углом, в котором сосредоточено излучение лазера 3 й и относительным превышениемИ-Ифнакачки над пороговой ., ВыраИжение (2) связывает эти параметрыРедактор О.филиппова Техрер И.Иоргентал Корректор Н,Кешеля Заказ, 1095 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям приГКНТ СССР113035, Москва, 1"-35, Раушская наб, д. М/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, 10 5 67165 ления, по описываемому способу необ 1 ходимо; производить перестройку час-тот собственных мод резонатора путем изменения его длины со скоростью Ч, = = 2,1 10 см lс, производить диспер 4 м 5 сионную перестройку резонатора, причем при использовании дисперсионного элемента с характерной шириной добротности 3 см и типичных для рубинового лазера параметрах= 3 10 с, Б-Мф . ь -ь1 и б Я = 3 10 разностьЯскоростей дисперсионной и динамичес- . кой перестроек не должна превышать 78 см-/с. Таким образом при использовании данного способа осуществле" ния непрерывной перестройки частоты рубинового лазера диапазон непрерывной перестройки частоты увеличивается в 60 раз по сравнению с динамическим способом осуществления непрерывной перестройки частоты рубинового лазера, увеличение диапазона перестройки будет более значительным в лазерах с широкими линиями усиления - лазерах на стеклах, лазерах на органических красителях,Использование лазера, работающего по данному способу в спектроскопических исследованиях, позволит повысить быстродействие и спектральное разрешение аппаратуры в 100-1000 раз.