Кольцевой лазер

(51)4 Н 01 8 3/083 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Н У(71) Ордена Трудового Красного Знамениинститут физики АН БССР(56) 1. Патент США У 3332314, кл. 331 - 94,5опублик. 1968.2. А, И, Орлов и др. Разделение поляри.заций и частот встречных волн в кольцевыхОКГ. Сб, Квантовая электроника и. лазернаяспектроскопия. Минск, "Наука и техника",1974, с. 200-205.(54) (57) КОЛЬЦЕВОЙ ЛАЗЕР, содержащий расположенные в резонаторе активный элемент, нзотропный по поляризации, элемент с линейно-фаэовой анизотропией и невзаимное устрой.А ство, состоящее из двух четвертьволновых пластинок, одноименные главные оси которыхо развернуты на углы соответственно 45 и - 45 относительно главной оси элемента с линейно. фазовой анизотропией, и магнитооптической ячейки, расположенной между четвертьволно.выми пластинками, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью стабилизации величины разде. ления частот встречных волн, в качестве магнитооптической ячейки использован элемент,Ф% обладающий магнитным круговым лихроизмом. ЯЦелью изобретения является стабилизация величины разделения частот встречных волн, что45 дает возможность увеличить точность измерения угловых скоростей и перемещений. с помощью кольцевого лазера.Это достигается тем, что в предложенном лазере в качестве магнитооптической ячейки использован элемент, обладающий магнитным круговым дихроиэмом. Предлагаемый лазер изображен нагце обозначены 1 - 4 - зеркала, 5элемент, 6 и 7 - четверть-волновыеки, 8 - магнитооптический элемент,нейно.фазовый элемент. Стрелкой Н чертеже,активный 55 пластин.9 - ли. обознаИзобретение относится к области квантовой электроники. Лазер может быть использован для измерения угловых скоростей и переме. щений.Известно, что при вращении кольцевого ОКГ происходит пропорциональное скорости вращения расщепление частот встречных волн 1. Величина этого расщепления служит мерой угловой скорости при использовании тако. го лазера в качестве гироскопа. Однако такой 30 лазер непригоден для измерения малых угло. вых скоростей, так как при таких скоростях в результате взаимодействия встречных волн происходит синхронизация (захват) частот этих волн. 15Известен кольцевой лазер, содержащий расположенные в резонаторе активный элемент, иэотропный по поляризации, элемент с линейно-фазовой анизотропией и невзаимное устройство, состоящее из двух четверть-волновых э 0 пластинок, одноименные главные оси которых развернуты на углы соответственно 45 и -45 относительно главной оси элемента с линейно. фаэовой анизотропией, и магнитооптической ячейки, расположенной между четвертьволновы 25 ми пластинками 2). В этом лазере величи. на линейно-фазовой аниэотропии резонатора должна быть существенно меньше величины индуцированной магнитным полем циркуляриофазовой аниэотропии ячейки Фарадея, так как З именно при этом условии возможно осуществление селекции требуемых типов колебаний за счет конкурентного взаимодействия волн в активной среде. Это ограничивает максимальную величину частотной подставки, которая может быть использована в данном лазере, не35 позволяет полностью исключить взаимодейст. вне встречных волн, обусловленное обратным рассеянием, и приводит к ограничению диапазона измерения угловых перемещений, Кро.4 О ме того, этот лазер нельзя испольэовать в области оптимальных расстроек вблизи центра контура усиления. чено продольное магнитное поле, которое накладывается на магнитооптический элемент,Активный элемент выбран изотропным по поляризации. Магнитооптический элемент характеризуется тем, что обладает магнитным круговым дихроизмом, который не имеет дис. персии в частотной области генерации лазера. Он может быть изготовлен из граната, стек. ла, активированного редкоземельными элемен. тами, ферромагнитными материалами и т.д, Элемент 9 изготовлен из вещества, обладаю. щего естественной или индуцированной с помощью внешних полей линейно.фаэовой анизотропией. Четвертьвалновые пластинки 6 и 7 ориентированы таким образом, что их одноименные оптические оси развернуты на углы соответственно 45 и - 45 относительно глав. ной оптической оси элемента 9, Отдельные оп. тические элементы, например две четверть- волновые пластинки, могут быть конструктивно совмещены в одном элементе.Согласно поляризационному условию гене. рируемое лазером излучение имеет такое состояние поляризации, которое воспроизводится за полный обход резонатора. В промежутке между четвертьволновыми пластинками 6 и 7 эти согласования поляризации круговые с направлениями вращения светового вектора по и против часовой стрелки. Поскольку магнитооптический элемент 8 обладает круговым ди. хроизмом поглощения, волны, поляризационные но левому и правому кругам, испытывают в этом элементе разные оптические потери. Предполагают, что на длине волны оптического перехода поглощение света в магнитооптическом элементе для волн, поляризованных по левому кругу, больше, чем для волн, поляризованных по правому кругу. Если параметры лазера подобраны так, что в пределах контура линии усиления выполняются следующие пороговые условия генерации: Мс"- ,-Киз С 1) где К Д) - коэффициент усиления в активной среде для волны счастотой;- коэффициенты оптических потерь за полный обход резонатора для волн, поляризованных в промежутке между четверть- волновыми пластинками по ле.вому и правому кругу соответственно,то в обоих направлениях генерация осуществляется на излучении, поляризованном в магнитооптическом веществе по правому кругу в системе координат, связанной с магнито.оптическим элементом), Вне промежутка меж.ду элементами 6 и 7 излучение поляризованоКорректор И, Эрдейи Техред 3. Папий Редактор Утехина ,Подписное Заказ 70222 Тираж 637 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытии 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д, 4/5Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 3 69846 линейно, поскольку прн прохождении волны через четвертьволновые пластинки имеет место преобразование поляризации из линейной в круговую и обратное преобразование. Плоскости поляризаций встречных волн ортогональны, так как порядок следования пластинок 6 и 7 для направлений обхода контура по и против часовой стрелки противоположный. Поляризованные в ортогональных плоскостях волны испытывают разные набеги фаэ в оптическом О элементе 9, обладающем линейно-фазовой анизотропией, так как плоскости поляризаций встречных волн совпадают с главными направ. лениямн линейно-фазового элемента 9. Таким образом, создается частотная подставка, опре. деляемая величиной линейно-фазовой анизотроции.Положительным эффектом изобретения является то, что величина, резонаторной частот. 8 4иой подставки (без учета эффектов затягивания мод и отталкивания провалов) постоянна и имеет один и тот же знак во всейчастотной области генерации, т.е, не подвержена влиянию нестабильности длины периметрарезонатора. Следовательно, этот частотныйрежим можно осуществить при любых расстройках, в том числе и в области оптимальных расстроек вблизи центра контураусиления, что позволяет увеличить отношение сигнал/шум в 2 - 3 раза, Кроме того, ес.ли выполняются условия генерации (1) вобласти центральных расстроек, то величинурезонаторной частотной подставки можно сделать сколь угодно большой. Все этоприводит к увеличению точности измерения утловых перемещений в 1,5 рв.за,