Способ определения коэффициента энергетических потерь лазера

(22)Заявлено 0 8(21) 2568 1)М, Кл, Н 01 5 3/00 с присоединением заявки РЬ оул.арстаоннын ком ите СССР о делач изобретений н открытий.8 (088.8) Дата опубликования опнсация 03.07.80(72) Авторы нзобретецня А. П, Войтович, В, С. Калинов и В, М, Метельский а Трудового Красного Знамени Институт физики АН Белорусской ССР) Заявн 1 ель 64) СПОСОБ ОГИ ЕДЕЛЕНИЯ КОЭИ ИЦИ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПОТЕРЬ ЛАЗЕ ТА двух таки фнциентах азрядны оте и в р х промежутков находят полныеи р резонаторе, Данный способ обладает недостатками: вращение пластинкиприводит к смещению луча, вышедшегоиз нее, а в случае сферического зеркала -к разъюстировке резонатора, Вращениепластинки вокруг оси перпендикулярнойоси резонатора, приводит к изменениюдлины пути луча в пластинке, а, следовательно, и к изменению поглощения, которое следует этом может учитывать. Кро того, приренция возникнуть интерфе енного от разных и тики, что сильно ус ь. Итак, внесение в ралельной пластинк тировке резонатора генерации, к завис света, стражтостей пласт оверх- ложняе расчет пожр тор плоскоп резон и прив дит к разъю нию условий, измен тмости определяемых потерь лазпотерь.Наиболее близким иности является способ осям ых о технической суш определения коэфИзобретение относится к области квантовой электроники, в частности, может быть использовано для определения энергетических параметров ОКТ. Известен способ определения коэффициента потерь лазера в пороговом режиме путем .внесе 5 ння дополнительных потерь в резонатор лазера 1. Активная среда, в которой происходит усиление, разбита на два участка (разрядных промежутка), которые мо 1 О гут включаться как вместе, так и порознь. В резонатор вводится прозрачная изотроппая пластинка, которая служит в качестве калиброванного ослабителя света. Включая каждый из разрядных промежутков в отдель 15 носттт нли одтгц из промежутков и оба промежут. ка вместе и добиваясь при этом срыва генерации путем поворота пластинки, находят значения коэффициентов пропускания ослабителя, при которых срывается генерация, Условием порога генерации является равенство единице произведения ненасыщенного усиления и пропускания (разности единицы н потерь) лазерной системы. Из венств при известных коэфпускания ослабителя и длинах3 7448фициента энергетических потерь ОКГ врежиме генерации, основанный на измерении выходных характеристик лазерногоизлучения в зависимости от параметровлазера 2,Однако известный способ обладаетнедостатками, а именно: внесение в резонатор плоскопераллельной пластинкиприводит к разъюстировке резонатора,изменению условий генерации и к зависимости определяемых потерь лазера отвносимых потерь,Целью настоящего изобретения являетсяповышение точцости определения коэффициента потерь.15Поставленная цель достигается тем,что на активную среду лазера накладывают продольное магнитное ноле, определяю 1 зависимость угла поворота плоскости поляризации излучения, генерируемого на центральной частоте контура усиления, от напряженности продольного магнитного поля, накладываемого на активную среду, и с помощью соотношения25- коэффициент потерь;Ь(И) -ункция напряженности магнитного полк- угол поворота плоскости поляризации в активной среде;Г - полуширина контура усиления,35находят коэффициент потерь.На чертеже представлена схема, с помощью которой определяют коэффициент потерь предлагаемым способом.На нэй изображены зеркала резонаторе ОКГ 1 и 2, активная среда ОКГ 3, помещенная в полость соленоида 4, создающего продольное магнитное поле; поляризатор 5, фарадеевский врешатель плоскости поляризации о с источником питания 7, фотоприемник 8, усилитель 8, синхродетек тор 1 О, измеритель сигнала 11.Способ осуществляют следующим образом.На активную среду 3 одночастотного5 О лазера, который работает на центральной частоте контура усиления и резонатор которого обладает известной линейной амплитудной анизотропией, накладывают продольное магнитное поле с помощью соленоида 4 и измеряют зависимость угла поворота о(, плоскости поляризации :генерируемого излучения от напряженности магнитного поля. 2 4Измеряемые значения у .а поворотами не совпадают с истинными значениями углов поворота ф в активной среде лазера за один проход, С помощью матриц Джонса рассчитывают для данной величины линейной амплитудной анизотропии зависимость с(. = и. ( М), . По измеренным значениям о(. определяют зависимость Ч = Ч( Н ) . Для лоренцовского контуре усиления в случае простого эффекта Зеемана угол поворота плоскости поляризации в ективной среде на центральной частоте контура усиления имеет вид) Г 2. Ргде- длина активной среды;ЬН - зеемановское расщепление;- полуширина доренцевскогоконтура;К(Яг)- коэффициент усиления (с уче - том насыщения) на центральных частотах Р - компонент.Коэффициент усиления К ( М с, г ) находим из условия, что на частоте генерации о усиление равно потерям, Для линейно поляризованного излучения получаем:Г 2+ К 2 ООт)е :(2)Подстановка выражения (2) в (1) дает:где Д" - фактор Ланде;Н - напряженность магнитногополя;фс, - магнетон Бора.В случае сложного эффекта Зеемана и3 =Ър вместо ( 3) получаем:пот(ч отношение коэффициента усиления на центральных частотах 1 -той парыкомпонент к коэффициенту усиления первой пары Р - компонент, Л- рес 744802стояние от центральных частот 1 -тойпары е - компонент до центральнойчастоты нерасщепленного контура ус.иле -ния.Из соотношений (3) или (4) по измере 1 пеым значениям Ч и Н находят коэффициент потерь.П р и м е р , Измерение коэффицие 11 та потерь предложенным способом выполнено на Не- Ме лазере с длиной волны3,39 мкм. Напряженность магнитного поля, накладываемого на активную средулазера, изменяется в пределах 0 - 21 3,Поляризация излучения при этом былалинейной, В ячейке фарадея в качествемагнитооптического элемента использовали гранатову 1 О пластину, Лазерная трубкаимела окошки под углом Брюстерд, чтообуславливало линейную амплитудную анизотропию известной величины. В полномсоответствии с формулой (4) полученкоэффициент потерь, равный О,78. Изме-ренная зависимость Ч от В ( Н ) была линейной,Способ позволяет увеличить точностьопределения коэффициента потерь. Относительная погрешность единичного измерения предложенного способа составляет8%, в то время как прототип позволяетпроизводить измерение с относительнойпогрешностью 18%, причем значениеошибки прототипа не включает в себяошибку, связанную с разъюстировкой резонатора и изменениями условий генерации вследствие внесения в резонатор лазера дополнительных потерь.Ошибку измерения коэффициента потерь предложенным способом можно сушественно уменьшить путем примененияболее совершенных измерителей углов поВОрота пх 1 оскости поляризлепш, В то время как Оцибкл пгототипд, Обуслсвле 1 енля внесением доноПЕительцых потерь В ре- :.Оц ЛТО Р Л ДЗЕР сд, и ВЛ 51 ЕТС и С ИСТОМ Л Т 1 Г 1 ЕС- коц.ф о р м у л д и з О б р а т е ц 11 с 1СПОСОб Олр Едапспця КО ЭффццИЕПТ Л ЭНЕ 1.тГЕтцЕЕСКИХ ПОТЕРЕ, ЛЛЗЕРЛ, ОСНОВЛНШ,1 й На измерении В 11 ходных характеристик ллзер ного излучения В здвцсш 1 ости от плрлметро 1 з лазера, о т л и ч л ю ш и й с я тем, что, с целью повы 111 еция точности, цд л 1 -тивную среду лазера ндкллдытл 1 О 1 цродоль- НОЕ МаГПИтПОЕ ПО;1 Е, ОПРЕДС 15 ЦОТ ЗЛВЦСИ МОСТЬ УГЛа ГЮВОРОТЛ П.10 КОСТ 1 т ПОЭ 15 тРИЗЛЦ 1 пт ИЗЛУЧЕтц 1 с 1, ЕНЕР 1 ЕРа;1 ОГО НД ЦЕ 1 ГОЛЛ . Ной Частота КОНТУРЛ УСИЕ 1 с ПЦЯ, ОТ ЦЛПРЯ - ;," Е 1 ПЕОСТИ1 Л ЦИ Т 11 ОГО Етсттн.т Ц ЛХСтЛ 51 Т коэ 116 ициат -:Отарь с е;О 11 ОПЕТ 1 О соотпошещ ния гдс 1 - коэф 1 лцц 11 апт потерь; Ь( Н) - фл 1 кци 51 нлпря;:.Ее 11:тости млгцитЦОГО ПОЛЯ;то 1 ПО 1 ЮРОТЛ 11 ОС 11 ОС 1 И ПОЛЯризациц В ЛКс 11 В 11 Ой 1 Сроду;Г - по;1 уц 1 цр 1 енд коцтурл уси 11 е 11 ия.Источники 1 ПЕформдцц 11,принятые ВО внимание пр;1 э 1 с 1.ертиза1. Троп 1111;ит 1 О. В. Об Одном методеИЗМСРЕБ 11 Я ПОТСРЬ В ОПТ 1 Е 1 ССЕО.1 РСЗО 11 ЛТО -ре, -"Раее 51 Отехнискл и элс 11 т 1 лоц 1 псл, 10 Ь,л,1 О,5, с, 951.2. Войтович 1, П, И 1.В 11 а 11 И. Л,ЗаВисимость моцптости 1 с 1 тарл 11 тти От Ветти 1111111 потерь в газовом 11 лзсра,-ЖПС,1965, 3 У 1 (п 1 тототие 1),