Лазер

(22) Заявлено 18. 04. 77 (21) 24 7616 2/18-25с присоединением заявки РЙ(51)М. Кл. Н 01 5 ЗЯ 8 3 ееуддрстеенны 11 квинтет СССР де денем язееретеняя я етерытяй(54) ЛАЗЕР Изобретение относится к измерительной и лазерной технике и предназначено для выравнивания плотности мощности по сечению пучка излучения лазера.Известен лазерный резонатор с вращающимся электромагнитным полем вок,руг оси пучка излучения, состоящий из активного.элементачетырех, пяти и более зеркал и не имеющий плоскости, перпендикулярной всем зеркалам, составляющим кольцевой резонатор 11 ,Вращение поля в таком устройстведостигается при помощи призмы с пятьюполными внутренними отражениями, ком"пенсация поворота плоскости поляризации обеспечивается фазовой пластиной,Недостатками этого устройстваявляются сложность изготовления многоОФгранных призм, отсутствие регулировкиугла поворота поля в зависимости откоэффициента усиления активной среды,наличие фаэовой пластины,2Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является лазер, содержащий активную среду, находящуюся в резонаторе с зеркалами, в котором вращение электромагнитного поля вокруг оси пучка излучения(при этом луч пробегает различные участки активного элемен.-. та)осуществляется двумя призмами - крышками, углы поворота которых устанавливаются экспериментально 2 . Это устройство имеет сложный вывод излучения из резонатора и низкую эффективность выравнивания ппотности мощности по сечению пучка, так как зеркало возвращает лучи в активный элемент без вращения поля. Недостатком данного устройства является также невозможность осуществления однонаправленной генерации без искажения формы пучка, выходятего иэ резонатора излучения,6790Цель изобретения - повышениевыравнивания плотности мощности излучения,,Это достигается тем, что в резонаторе между зеркалами помещены двецилиндрические линзы, расположенные5так, чтобы их совмещенная Фокуснаялиния находилась вне плоскости, перпендикулярной всем зеркалам, и оставляя с ней угол, отличный от прямогоугла,На чертеже схематично изображенпредлагаемый лазер,Лазер содержит зеркало 1 резонатора, зеркало 2 резонатора с коэффициентом отражения 00%, цилиндрическую линзу 3, совмещенную Фокуснуюлинию 4, цилиндрическую линзу 5, оптическую ось кольцевого резонатора 6,зеркало 7 резонатора с коэффициентомотражения 1 ОО , активный элемент 8,Цилиндрические линзы имеют различныеФокусные расстояния .Вращение электромагнитного поля относительно оси пучка излучения влазерном резонаторе осуществляетсяследующим образом, В процессе генерации излучения луч, параллельыый осипучка излучения кольцевого резонатора6; отклоняется, цилиндрическими линза- З 0ми 3 и 5 симметрично относительно совмещенной фокусной линии 4. Лазерныйрезонатор, который образован зеркалами 1,2 и 7 (число зеркал и линзможет быть любым)имеющим плоскость,перпендикулярно всем зеркалам, образующим резонатор, возвращает лучпо кольцу к цилиндрическим линзам,но по пути, отличному от исходногопути луча, пересекает активный элемент в точках несовпадающих с исходным пучком излучения. Далее процессмногократно повторяется,Особенно наглядно вращение элект 45 ромагнитного поля двумя цилиндрическими линзами, помещенными вместе с активным элементом в резонатор, образованный двумя плоскопараллельными зеркалами, Причем Фокусная линияи и50 каждои цилиндрической линзы находится в плоскости ближайшего зеркала, а цилиндрические линзы ориентированы таким образом, чтобы их фокусные линии не имели общей плоскости, так как в55 случае совпадения Фокусных линий с общей для них плоскостью будет наименьшей эффективный коэффициент выравнивания, равный двум, т,е. один 57 ф и тот же луч проходит две точки активного элемента. При взаимно перпендикулярной ориентации Фокусных линий,а соответственно и линз эффективностьвыравнивания повысится до четырех,те. один и тот же луч будет проходить четыре не совпадавзцие точки активного элемента. Для повышения выравнивания плотности мощности необходимо выбирать промежуточные углыот нулевого до прямого, потому, чтоуглы О и 90 О приведут к наименьшемувыраниванию плотности мощности посечению пучка. В такой разновидностирезонатора зеркала, плоскопараллельные друг к другу, находятся в жестких условиях. В лазерном резонаторе,образованном тремя и более зеркалами,Фокусная линия, имеющая максимальнуюплотность мощности, не совпадает сплоскостью зеркала что облегчает егорежим работы)и совпадает с фокуснойлинией другой цилиндрической линзы,Это приводит к тому, что совмещеннаяфокусная линия в пространстве должнаиметь положение, не совпадающее сплоскостью, перпендикулярной всемзеркалам, что создает наименьший коэффициент выранивания. При равенствеФокусных расстояний цилиндрическихлинз в трехзеркальном и более)резонаторе с совмещенной Фокусной линией луч проходит многократно через различные участки активного .элемента,лежащие на замкнутой окружности сцентром, совпадающим с осью пучка излу.чения, при этом оба направления ге"нерации кольцевого лазера равнозначны, а выравнивание плотности мощности будет по кольцам. Цилиндрические линзы имеющие различные фокусные расстояния в кольцевом резонаторе, при совмещении фокусных линий в одну общую вращают электромагнитное поле таким образом, что луч проходит многократно через раэлич" ные участки активного элемента, лежащие на кривой, имеющей Форму спирали, При этом в лазере развквается однонаправленная генерация, так как для одной волны спираль сжимающаяся, а для обратной волны спираль расширяющаяся, что приводит к анизотропии добротности лазерного резонатора и, как следствие к однонаправленной генерации без искажения Форма пучка и к распределению плотности мощности по сечению гучка выходящего излучения679057 ставитель О. Исае Редактор С. Суркова Техред Т,Маточ Иван оррект Тираж 634дарственного комитета Сизобретений и открытийсква, Ж, Раушская на каэ 4526/ пис НИИПИ Госу о делам 3035, Мо д. 4/5 Патент, г. Ужгород, ул, Проектная,4,близкому у гауссову, а при большихкоэффициентах. усиления активной средыконусообразной,Использование цилиндрических линзвыгодно отличает предлагаемый лазерный резонатор от известного так какдаже,в режиме непрерывной генерации,что обеспечено малыми потерями, лучникогда не встречается с исходным,следовательно, частота лазерного излучения определяется здесь толькорезонансными свойствами активной среды. Таким образом, предлагаемой лазерный резонатор обладает повышеннойстабильностью частоты при простоте 15изготовления и юстировки, а такжепри минимальных потерях.Формула изобретенияЛазер, содержащий активную среду,находящуюся в резонаторе с зеркалами, в о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью повышения выравнивания плотности мощности по сечению пучка, в резонаторе между зеркалами помещены двецилиндрические линзы, расположенныетак, чтобы их совмещенная фокуснаялиния находилась вне плоскости, пер -пендикулярной всем зеркалам, и составляла с ней угол, отличный от прямого угла,Источники информациипринятые во внимание при экспертизе1. Данилейко Ю, К. и др. Новый лазерный резонатор;Квантовая электроника, 1974, т. 1, В 3, с.668. 2. Кытина И. Г. и др. ОКГ с повышенной равномерностью поля излучения. - Квантовая электроника, 1974, т.1, НфЗ.