Кольцевой лазер

)5 Н 01 3 3/083 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯ РИ ГКНТ СССР ИЗОБРЕТЕНТЕЛЬСТВУ СА К ДВТОРСОМУ С ки АН БелорусскойТюшкевич вцов Н,ВПрохоров ЭТФ, 1970, т. 58, стр. В.А., Самсон очастотная авпульса при акти, ЖПС, 1974,Савв Высо ого и ротно Изобретение относится к области кван- кольцевого резонатора введен селектор - О товой электроники и может быть использо- эталон Фабри-Перо.вано для создания мощных импульсных Известен лазер, содержащий пассив- источников когерентного узкополосногооп- ный вентиль и размещенные в резОнаторе тического излучения активный элемент и электрооптический затвор, состоящий из поляризатора, модуля- . МИзвестен твердогельный лазер бегущей ционного элемента и анализатора,волны; в котором для создания режима од- Известный лазер обладает значительнонаправленной генерации применялся не- ной продолжительностью процессе уста-а взаимный элемент. Активным элементом новления бегущей волны в кольцевом лазера является рубиновый кристалл с тор- резонаторе, сравнительно малая длительцами, срезанными под углом Брюстера. В ность периода формирования генерации качестве невзаимного элемента в лазере ис- при модуляции добротности резонатора пользуют фарадеевский изолятор с кварце- . злектрооптическим затвором затрудняет вой пластинкой. Активный элемент и получение одиночных гигантских импульсов невзаимный элемент расположены в трех- бегущей волны и не обеспечивает достаточзеркальном кольцевом резонаторе, Для ре- но эФФективное сужение спектра излучеализации одномодового режима внутрь ния.(56) Корниенко Л.СКрА,М. и Наумкин Н,И., Ж541,Милинкевич А,В.,А.М. и Эфендиев Т.Ш,томодуляция гигантсктивном включениидобт. 21, с, 604,(54)(57) КОЛЬЦЕВОЙ ЛАЗЕР, содержащий пассивный вентиль и размещенные в резонаторе активный элемент и электрооптический затвор, состоящий из поляризатора, модуляционного элемента и анализатора, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью сужения спектра моноимпульсного излучения, поля- ризатор и анализатор электрооптического затвора расположены так, что плоскость поляризации поляризатора составляет с плоскостью поляризации анализатора угол 0 а (а л/4 для затвора, работающего на вцключение, и л/4 а 11 и (к/2 дляЛзатвора, работающего на включение, где а и а - предельные значения угла, определляемые пороговой мощностью оазрушения, З вещества модуляционного элемента.5 10 20 25 30 40 Цель изобретения - сужение спектра моноимпульсного излучения,Поставленная цель достигается тем, что поляризатор и анализатор электрооптического затвора расположены в резонаторе так, что плоскость поляризации поляризатора составляет с плоскостью поляризации анализатора угол 0а ак /4 для затвора, работающего на выключение, и ж/4 аа л/2 для затвора, работающего на включение, где а ии - предельные значения угла, определяемые пороговой мощностью разрушения вещест-ва модуляционного элемента.На фиг, 1, представляющей вариант устройства, приняты следующие обозначения:электрооптический затвор 1, активный элемент - 2, отрзжатели - 3, 4, 5, 6, электронное устройство - 7 поворотная призма - 8,Данный кольцевой лазер содержит полуволновый электрооптический затвор 1, работающий на включение, и состоит из поляризатора, модуляционного элемента и анализатора.Поляризатор и анализатор электрооптического затвора 1, расположены в резонаторе так, что плоскость поляризации поляризатора составляет угсл - и а- с плоскостью поляри 4 2зации анализатора, Активный элемент 2 помещен в одном из плеч кольцевого резонатора на его оптической оси. Кольцевой резонатор образован отражателями 3- 5, Отражатели 4 и 6 образуют пассивный вентиль, Электронное устройство запуска 7 оптически связано через анализатор электрооптического затвора 1 с резонатором лазера и электрически с модуляционнымэлементом электрооптического затвора.На фиг. 2 представлен другой пример выполнения лазера с электрооптическим затвором 1, который выполнен в виде концевого отражателя с призмой полного внутреннего отражения. В данной конструкции призма полного внутреннего отражения является одновременно и анализатором электрооптического затвора 1. Активный элемент 2 помещен в одном иэ плеч кольцевого резонатора на его ойтической оси, В качестве активного элемента 2 использован рубиновый стержень с ориентацией оптической оси, близкой к 60, который сам является поляризатором. В этом случае поляризатор электрооптического затвора 1 не обязателен, Плоскость поляризации активного элемента 2 определяется плоскостью, проходящей через оптическую и гео-, мет рическую оси рубинового стержня, Кольцевой резонатор образован отражателями 3 и 4 и призмой полного внутреннего отражения электрооптического затвора 1. Активный элемент 2 расположен в резонаторе так, что плоскость поляризации в нем (плоскость, проходящая через оптическую и геометрическую оси активного элемента 2) составляет угол - а и- с плоскол ч Я42стью поляризации анализатора электрооптического затвора 1, В данном случае угол и можно определить как угол между плоскостью, проходящей через оптическую и геометрическую оси активного элемента 2, и ребром призмы полного внутреннего отражения электрооптического затвора 1. Отражатели 4 и 6 образуют пассивный вентиль Электронное устройство 7 оптически связано через поворотную приаму 8 и электрооптический затвор 1 с резонатором ОКГ и электрически с электрооптическим затвором 1,Принцип действия устройства, представленного на фиг. 1, состоит в следующем. При описанном выше расположении поляризатора и анализатора электрооптического затвора 1 часть излучения проходит через анализатор. как обыкновенная волна, не меняя направления распространения, а другая часть преломляется в анализаторе, как необыкновенная волна и выводится лз резонатора, При соответствующей накачке активного элемента 2 и выключенном электрооптическом затворе 1 в резонаторе развивается пичок свободной генерации. Часть излучения свободной генерации, выходящая из анализатора электрооптического затвора 1, используется для запуска электронного устройства 7, вырабатываощего управляющий импульс для электрооптического затвора 1, Включение электрооптического затвора 1 стимулирует развитие в кольцевом резонаторе лазера моноимпульсной генерации большой мощ- ности.Принцип действия устройства, представленного на фиг, 2, состоит в следующем. Приописанном выше расположении активного элемента 2 и электрооптического затвора 1 составляющая поляризованного излучения с направлением электрического вегтора в плоскости, перпендикулярной плоскости чертежа, отражается на концевых гранях выключенного электрооптического затвора 1,как обыкновенная волна и выходит из затвора 1 в направлении, параллельном направлению входного излучения. Составляющая с направлением злектрического вектора в плоскости чертежа отража.ется на концевых гранях, как необыкновенная волна под углом, не равным углу падения, и выводится из резонатора, При соответствующей накачке, активного элемента 2 и выключенном электрооптическом затворе 1 в резонаторе с постоянными потерями развивается пичок свободной генерации, Часть излучения свободной генерации, выходящая из электро- оптического затвора 1, после отражения от поворотной призмы 8 используется для запуска электронного устройства 7, вырабатывающего управляющий импульс для электрооптического затвора 1, Включение электрооптического затвора 1 стимулирует развитие в кольцевом резонаторе СКГ моноимпульсной генерации большой мощности. Величина энергии генерируемого при этом излучения зависит от перепада поооговых значений энергий накачки при включенном и выключенном электрооптическом затворе и определяется величиной угла а, поскольку от величины угла а зависит соотношение между коэффициентами отражения (либо пропускания) электрооптического затвора при выключенном и включенном состоянии. Величина энергии, запасенной в активном элементе, в этом случае равна:гтг ЬиЯ 2Еген= п(щ а )2 кгде в - число активных центров,Ь - постоянная Планка,и - частота излучения,Я - площадь сечения активного элемента,к - предельный коэффициент усиления.Выше описано устройство с полуволновым электрооптическим затвором на проход и с электрооптическим затвором, выполненным в виде концевого отоажателя с призмой полного внутреннего отражения, и с пассивным вентилем для создания однонаправленной генерации, Однако предлагаемое устройство может быть осуществлено и с другими конструкциями электрооптического затвора, а вместо пассивного вентиля для создания однонаправленной генерации можно использовать также и любой невзаимный элемент. Таким образом, предлагаемое устройство позволяет формировать гигантскийимпульс в кольцевом резонаторе из "затравочного" пичка свободной генерации. За5 счет этого время формирования гигантскогоимпульса с уЧеТом времени развития пичкасвободной генерации увеличивается более,чем на порядок, Поскольку коэффициент подавления обратной волны имеет степенную10 зависимость от числа проходов световогопотока по резонатору, то предлагаемое устройство позволяет осуществить режимоднонаправленной генерации без допол-.нительного активного элемента, Это суще-.15 ственно упрощает получение одиночныхгигантских импульсов бегущей волны активной модуляции добротности и позволяет устранить одну из основных причинмногомодовой генерации - пространствен 20 ную неоднородность инверсной заселенности, Формирование гигантского импульсаиз "затравочного" излучения свободной генерации позволяет, кроме того, существенно сузить ширину спектра моноимпульсного,25 излучения вплоть до величины, сравнимой сшириной спектра пичка свободной генерации. Тем самым, значительноуменьшаетсяминимальное значение ширины спектраизлучения, нижняя граница которой устаЗО навливается согласно соотношению неопределенностей. Это позволяет получитьмоноимпульсное излучение с ширинойспектра, значительно более узкой, чем визвестном устройстве,35 Кроме того, предлагаемое устройство(фиг, 2), благодаря дисперсионным свойствам управляемого электрооптическогозатвора, дает возможность создать дисперсионный кольцевой резонатор без дополни 40 тельных дисперсионны элементов врезонаторе лазера, Предлагаемое устройство не исключает также использование дополнительного актвного элемента дляувеличения мощности генерируемого излу чения и скорости установления режима бегущей волны.Кольцевой лазер может быть использован в светолокации, в системах распознава-ния образов, в дальнометрии, в устройствах50 оптической обработки информации и др,764577 ректор Н.Ревская Ленина едак водствен Заказ 4638 ВНИИП Составитель П.ТимонинТехред М.Моргентал Тираж ПодписноеарственФого комитета по изобретениям и открмтиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 ательский комбинат Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина