Лазер

)Н 01 Я 370 САНИЕ ИЗОБРЕТЕ ергии в основной м в кювету о крайнейпри этом промежутк радиус г гмы опре ого Красногоадиотехники и де- уля ВеселкоНефедов ныи о А.И. стаби Я = (г 1 ко.)3) 7. (1.-)/Гк ва расстояние м еркалам таянии откры - лненафрагмуо тиа нового пуч иафрагмы натносительно то, сигнал/ности Меам ОСУДАРСТНЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРпО делАм изОБРетений и отнРцтий(71) Ордена ТрудовЗнамени институт рэлектроники АН СССР(56) Галутва Г.В., РязанцеСелекция типов колебаний илизация частоты оптическихвых генераторов,-М., Связьс. 9,Патент США У 3686584,кл, 331 в .5, опублик. 197(54)(57)ЛАЗЕР, содержащийкала, расположенных на расдруг от друга и образующихтый резонатор, кювЕту, запную рабочим веществом, и драсположенную внутри кюветл и ч а ю щ и й с я тем,целью повышения отношенияшум за счет увеличения пло ведена дополнительно ере еще одна диафрагм иафрагмы расположены 0,03-0,97) 1 , причем тверстия каждой диафр яется как первый отли орень уравнения Ъг фагс( - )1:1+( Ррезонатора;г - радиус отверстияК - волновое число;11 - радиус пятна вол на зеркале;Е - местоположение д оси устройства о одного из зеркалЕ;.:ОбРЕЧ ЕПИЕЕ ОТОСИТСЯ К (Вс 1 НТОвсЕгл эле(Троцие и может быть ис -пользовано Ери разработке лазерови УОЕелЕлч елей иеЕ(ВРсэскРсэспого, сУбмил -лиметрового и миллиметрового диапазонов волн при, работе ца различныхактивных средах,Известны лазеры, содержащие активеЕьвй элемент в вице кюветы,размещенной в резонаторе и циафрагму расположенную вне кюветы,Существенным недостатком такихлазеров является одновременная генерация многих мод, приводящих к углоНому и спектральному расширению испускаемого излучения, малая плотность энергии в основной Моде,Зти недостатки затрудняют применеегие лазера в практических ус.тройствах, так как все это может существенно сЕЕН 2 Е(ать точность спектральных иэмереций, а число мод излучения оказывает влияние как неоднородностьпоказателя преломления активного элемента, так и качество изготовления зеркал открытого резонатора.Паиболее близким по техническойсущности к данному является лазер, содержащий два зеркала, и расположенньее между ними активный элемент, помещенный в кювету, Кювета вынотЕ- иена в виде полого цилиндра и со;Еержит диафрагму.Существенным недостатком,цанноголазера является весьма широкая линия излученеся (усиления), что приводит к многомодовому режиму работы, Края диафрагмы це участвуют в ме 2 юлоцовомперераспределении энергии, так какдиафрагма работает как ограничительволнового пучка, поэтому энергия теряется, а интенсивность основной моды резко пацает, т,е. диафрагма не позволяет повысить плотность энергии излучения в основной моде,Целью изобретения является повышение отношения сигнал/шум за счетувеличения плотности энергии в основной моде.Поставленная цель достига=тся тем, что в лазере, содержащем два зеркала расположенные на расстоянии . друг от друга и образующие открытый резовтор кювету, эаполнеЕцую рабочим веществом, и диафрагму, расположенную внутри кюветы, в кювету введена дополнительно по крайней мере еще одна циафрагма, при этом диафрагмы расположены в промежутке (0,030,97) Е причем рациус г отверстиякаждой циафраЕмы определяется какпервый отеЕичный От цу:Ея корень урав -НЕНИЯчнс(7 .(Егч( -- ,: - - .( мхе( рс(, ) 2 ., 2 2 22,Г(к) (. -;)") -"-(к""/к )(.-21Е 1расстояние между зеркалами резонатора;5радиус отверстия диафрагмы;К - волновое число;- радиус пятна волнового пучкаца зеркале;7 - местоположение диафрагмь на оси 20лазера относительно одного изэеокалЦа чертеже изображен предлагаемыйлазер,Он содержит зеркалаи 2 открытого резоцатора, кювету 3 с активнымэлементом, разноапертурную,циафрагменную структуру е, Расстояние между диафрагмами определено экспериментально и должно иметь несколько .0Принцип действия устройства заключается в следующем. Между зеркаламии 2, образующими открытыйрезонатор, происходит попеременная 35передача широких по сравнению сдлиной волны , волновых пуч;(овэлектромагнитного поля, Поведениетаких полей в аксиальной области40системы мало отличается от процесса распространения гауссовых пучков.Каждая мода пучка возбуждается снекоторой эффективностью. Если напути пучка в некотором сечении с.(с., - продольная координата системы)поставить непрозрачцый экран с отверстием радиус.а ", то эффгктив -ность возбуждения основной модылазера будет равна:)0 2, 2 Х=Аехр( - рг ) с.рг ) -соз(аг ), (4)где А, р и- параметры с известнойЗс.нис.ИМО(.ТЪЮ 01 с,2 И5 с; ФункцеОпальная зависимость х(г) имеет характер убывающих по размаху осцилляций, максимумам которых соответствует дискретный ряд значенийРедактор О. Кузнецова Техред И.Верес Корректор Г. Решетник Заказ 1338/3 Тираж 597 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 3г . Наибольшая эфФективность возбуждений имеет место при первом из данного дискретного ряда значений Именно это Г и должно быть подставлено в выражение (4) при подсчете Х, Нужное значениеопределяют как корень уравнения с 1 Х/д 7 =О, ко - торое имеет вид (1). Поскольку г = г(Е), то для каждой из диафра м получаем соответствующее значение диаметра отверстия. Таким образом приходим к разноапертурной структуре 4, расположенной внутри активного элемента и обеспечивающей наибольщую при данной конструкции эффективность основной моды лазера,Рост эффективности объясняется как уменьшением дифракционных потерь основной моды, так и переходом части мощности высших мод в основную. Что касается высших мод, то помимо указанной потери части мощности их излучение существенно фильтруется непрозрачными диафрагмами, Относительно числа диафрагм можно высказать следующее. Эксперименты, прове. 999912 4денные в отсутствие активного элемента, показали, что интенсивностьколебаний поля основной моды в открытом резонаторе быстро возрастает5с ростом числа 1 оптимальных диафрагм. Однако прибольше некоторого 1, приращение интенсивностистановится незначительным. При . 1.120 см и= 1,23 мм имеет место10 , = 5, т,е, при эквидистантном расположении крайние диафрагмы отстоятот ближайшего зеркала на расстоянии6 = 0,617 , .Выбирать Н1 . особогосмысла не имеет, так как усложнениеконструкции не оправдывается из-замалости положительного эффекта, причем (с запасом) 6 = О,ОЗЬ . Такимобразом, предлагается располагатьрасчитанные диафрагмы в промежутке(0,03-0,97) между зеркалами открытого резонатора. Таким образом впредложенном устройстве достигаетсязначительное повышение эффективностивозбуждения основной моды лазера,2 что приводит к увеличению точностипри проведении различных спектральных измерений.