Твердотельный лазер

(5 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ тмос е Н,В,Н8,8)Ьавгоеэопа, Ор взя ельки пе А.н, "СоппС КцЬу Ьаэеч. 12,А Моде соп1 е КиЪу Ьа9, 1970,го 1- ега" зар, 1211. (54)(57) включающи ный в рез выходного лектор, и вором, о чР щ и и странс резона кювета не вышСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ ДОМСТВО СССРОСПАТЕНТ СССР) К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Институт оптикСО АН СССР(56) 1 оЬцаоп М,МСжиопз 1 у ТцпаЬ 1 е ККей 1 есСог", Л. Арр1973,8 ф 2, р 510,ВсЬоС 1 апд К,М1 ей 0-ЯыдсЪед ТипаЬ115 Арр 1 Прс" ч ТВЕРДОТЕЛЬНЫЙ ЛАЗЕР, активный элемент, помещен натор, имеющий в качестве зеркала резонансный рефкювету с Фототропным растл и ч а ю щ и й с я тем,Изобретение относится к моноим"пульсным ОКГ с электрооптической модуляцией добротности и перестраиваемой длиной волны излучения, Устройство может быть использовано дляспектрального анализа веществ, в лазерном зондировании атмосферы, втом числе влажности атмосферы,Известны лазеры с перестройкойдлины .волны и узким спектром излу 1 чения,Этотэлементкачеств лазер состоит из активногоа и резонатора, в котором ве плотного зеркала использочто, с целью повышения монохроматичности генерируемого моноимпульса продновременном регулировании его мощности, второе зеркало резонатора выполнено в виде электрооптическогоотражателя, Фототропный растворс концентрацией, обеспечивающей при,превышении уровня накачки лазера напорогом генерации на 20-301 генерацию лазером 2-3" моноимпульсов проткрытом электрооптическом стражателе, а свободное пространство пооптической оси внутри резонатораполненонепоглощаюцей излучениесредой,2, Лазер по и, 1, о т л.и ч а ю" с я тем, что свободное протво по оптической оси внутритора заполнено герметичнымими, откаченными до давленияе 10 фатм,валась призма, а в качестве выходно;го-резонансный рефлектор.Недостатком данного лазера явля" ется то, что он не может работать в режиме модуляции добротности и спектр его.излучения расщепляется ,по линии паров воды,Наиболее близким по технической сущности к предлагаемомуявляется лазер, состоящий из активного элемента (кристалла рубина), резонатора в котором в качестве одного из зеркал использовалась призма, а в качестве выходного зеркала - резонансныйрефлектор, модулятора добротности ввиде кюветы с фототропным раствором.Однако модуляция добротности осуществляется кюветой с Фототропнымраствором, в результате момент появ"ления импульса генерации нестабиленпо отношению к началу импульса накачки, Генерация одного импульса происходит при определенном уровне накачки, что не позволяет регулироватьвыходную мощность лазера без изменения концентрации Фототропного раствора.Возможно временное и спектральное расщепление импульса излучения,т,е. появление за одну накачку вместо одного гигантского импульса на определенной длине волны излучения(чаще всего на линии поглощения паров воды) комбинации одного или двухгигантских импульсов с одной илидвумя спектральными частотами, В лазере не достигается высокая воспроизводимость и точность задания длины волны излучения.Целью изобретения является повышение монохроматичности генерируемого моноимпульса, при одновременномобеспечении регулировки его мощности,Указанная цель достигается тем,что в твердотельном лазере, включающем активный элемент, помещенный врезонатор, в качестве выходного зеркала которого используются резонансный рефлектор, и кювету с фототропным раствором, второе зеркало резо-натора выполнено в виде электрооптического отражателя, Фототропный 40раствор взят с концентрацией, обеспечивающей при превышении уровня на"качки лазера над порогом генерациина 20-303, генерацию лазером 2-3 моноимпульсов при открытом электрооптическом отражателе, а свободное про.странство по оптической оси внутрирезонатора заполнено непоглощающейизлучение средой, пространство можетбыть заполнено герметичными кюветами, откаченными до давления не выше10 атм.-2На чертеже изображена схема предлагаемого лазера.Лазер включает активный элемент 1,резонансный рефлектор .2, электрооптический отражатель 3, кювету с Фо-,тотропным раствором 4 и откаченные или наполненные непоглощающим газомкюветы 5.Активный элемент 1 помещен в резонатор, выходным элементом которогоявляется резонансный рефлектор 2, аплотным зеркалом - электрооптическийотражатель 3 Кювета с фототропнымраствором 4 размещена между активным элементом 1 и электрооптическимотражателем 3, В свободном пространстве на оптической оси между активным элементом 1 и кюветой с фототропным раствором 4, а также междуактивным элементом 1 и резонанснымрефлектором 2 размещены кюветы 5,откачанные или наполненные газом, непоглощающим на длине волны генерациилазера, которые практически исключают паразитную селекцию атмосферы врезонаторе,Лазер работает следующим образом, Во время накачки лазера происходит переход ионов активного вещества 1 (в рубине, например, таковыми являются ионы хрома) в возбужденное состояние, В момент максимальной инверсии подается импульс на открытие электрооптического отражателя 3 и происходит развитие гигантского импульса. В результате нелинейного развития генерации, создаваемой кюветой с Фототропным раствором 4, длина волны излучения соответствует максимальному значению коэффициента отражения резонансного рефлектора 2 с высокой точностью при узком спектре генерации. Концентрация Фототропного раствора подбирается экспериментально следующим образом, На электрооптический отражатель подается постоянное йапряжение, соответствующее полному его открытию. Напряжение накачки увеличивается до появления генерации лазера в свободном режиме, что соответствует порогу генерации, Затем напряжение накачки увеличивается еще нна 20-30, а в кювету вводят Фототропный раствор, концентрация которого подбирается такой, чтобы лазер генерировал 2-3 моноимпульса за одну накачку. Снимается напряжение с электрооптического отражателя. (Экспериментально концентрация подбиралась один раз при настройке лазера и оставалась постоянной в течение 2 мес. эксплуатации).Примером конкретного осуществления может служить лазер, реализованный в лаборатории оптического зондирования атмосферы ИСА СО АН СССР,Активный элемент 1, в качестве которого использовался кристалл рубинатипа РЛ, находится в резонаторе, образованном резонансным рефлектором 2и электрооптическим отражателем 3типа ИДЭ, Кювета с Фототропным раствором 4 помещается перед электрооптическом отражателем 3. В свободное пространство между кюветой 4 иактивным элементом 1 устанавливается стеклянная откачанная трубка 5 сокном под углом Брюстера. Для оптической накачки активного элементаприменяется кварцевый отражатель симпульсной лампой ИФП-2, Центрлинии люминесценции рубина настраивается на линию генерации лазера припомощи термостата 0-10, Резонансныйотражатель, состоящий из трех стеклянных пластин, помещался в термокорпус, температура которого регулируется термостатом 0-10, Термокорпус укреплен на юстировочном узледля настройки резонатора,Концентрация Фототропного раствора подбиралась экспериментально,кювета вынималась из лазера, наэлектрооптический отражатель подавалось. постоянное напряжение, соответствующее полному открытию модулятора. Повышая уровень накачки, находилиминимальное напряжение накачки, прикотором появлялась генерация, Затем 791) 5напряжение накачки увеличивали на20-30, а кювету, заполненную Фото"тропным раствором, помещали в резонатор Бсли во время вспышки генерации не было, концентрацию фототропного раствора уменьшали, а если генерация была и было больше 3-х моноимпульсов, концентрацию увеличивали,Результаты измерений параметровлазера показали, что обеспечивается устойчивая плавная перестройкадлины волны излучателя в диапазоне694,2-694,5 нм при регулируемой аы ходной мощности. Относительнаяперестройка составила Д /ЬТ= 0,0061 Нмlград. Среднеквадратичная погрешность задания длины волныизлучения температурой равна 10"ни, 20 Ширина линии излучения не превышает1 О нм, а воспроизводимость длиныволны при постоянной температуререфлектора составила 5. 10 фнм,Описанный лазер применялся длядистанционного зондирования влажности атмосферы,Таким образом, данный лазер удов"летворяет требованиям, предъявляемымЭО к лазерам для дистанционного зондиро"вания газов влажности атмосферы методом дифференциального поглощения,где необходимо источник с длительностью импульса 20 нс, плавной пе 35 рестройкой длины волны, высокой воспроизводимостью, точностью установки,узким спектром излучения, регулируемым по выходной мощности.Редактор О.филиппова Техред И,Иоргентал Корректор И.Демчиквуе ит вЗаказ 1083 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и,открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж"35, Раушская наб д, 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.агарина, 101