Лазер на растворах органических соединений с распределенной обратной связью

1994546 ботке лазеров с перестраиваемой длиной волны излучения, применяемых длявозбуждения или зондирования микрообъектов.5Известны лазеры на красителях сраспределенной обратной связью (РОС),индуциируемой излучением накачки, содержащие треугольную призму, одна избоковых граней которой находится в 10контакте с раствором красителя в кювете с расположенными на торцах оптическими окнами в виде плоскопараллельныхпластинок. В этих лазерах излучениегенерации выводится через оба окна . 15кюветы в противоположные стороны, Поскольку на практике используется, какправило, лишь излучение, выходящее,через одно из окон кюветы, в такихлазерах бесполезно теряется половина 20генерируемогоизлучения.Наиболее близким к изобретению потехнической сущности является РОС-лазер на красителях с выводом Излученияев одну стдрону, содержащий треуголь.ную прижиму, одна иэ боковых гранейкоторой находится в контакте с раствором красителя в кювете с расположенными на торцах оптическими окнами, иустановленный перпендикулярно оптичес кой оси по одну сторону кюветы отраи (Э)п(9 )агсз 3 п(- зжх)-ппФ 1 )ее еющ еееЙ еп(35где х - угол между гранью клина,контактирующей с раствором,и нормально к границе раздела призма-раствор;п(1),40пЩ ) - показатели преломления мате 2риала клина на минимальнойи максимальной длинах волнзаданного диапазона перестройки длины волйы генера. ции соответственно;,в,),п(Ъ ) - показатели преломления растйвора красителя на минимальной и максимальной длинахволн заданного диапазонаперестройки длины волны генерации соответственно,а плоскость грани плоскопараллельногоокна ориентирована перпендикулярногранице раздела призма раствор и оптической оси лазера,На фиг. 1 изображено предлагаемоеустройство; на фиг. 2 - ход лучей жатель с максимальным коэффициентом отражения в диапазоне перестройки длин волн. Оптические окна кюветы представля т собой плоскопараллельные пластинки, расположенные под углом к оптическ й оси.Недоста ком данного лазера является нестаб ьность пространственного положения уча генерации при перестройке ны волны генерации,Цель из бретения - повышение стабильности ространственного положения луча генерации при перестройке длины волны в заданном диапазоне.Поставленная цель достигается тем, что в лазере на растворах органических соединений с распределенной обратной связью, содержащем треугольную призму, одна из боковых граней которой установлена в контакте с раствором красителя в кювете с расположенными на торцах оптическими окнами, одно иэ которых выполнено в виде плоскопараллельной пластинки и обращено к установленному на оптической оси отражателю с максимальным коэффициентом отражения в диапазоне перестройки длин волн, другое окно кюветы выполнено в виде клина с двугранным углом при вершине,. ф, выбираемым из условия й) агсзз.п(- -- -мпз.) пела)п" (,) аее ею е е ье (1) 9,)-пЮ) генерации на,выходе из клинового окна лазера.Лазер содержит треугольную призму 1, кювету с раствором красителя 2, имеющую оптические окна 3 и 4, и отражатель 5; п 1 - нормаль к границе раздела призма-раствор; и - нормальй к внешней грани клинового окна 3, Я- двугранный угол при вершине клинового окна, 1 - угол между гранью клина, контактирующей с раствором,( и нормалью и , 00 - оптическая ось лазера. Луч генерации, выходящий через плоскопараллельиое окно 4, не испытывает преломления, так как плоскости окна перпендикулярны границе раздела .призма-раствор и оптической оси лазера. Следовательно, направление выхода луча через плоскопараллельное окно не изменяется при перестройке длины волны генерации. Так как поло" жение отражателя 5 в данном устройстве, ввиду указанных выше причин, является фиксированным, а его плос5 109454 Ьбкость параллельна плоскости плоско- риал клина равен д, Угол преломленияпараллельного окна 4, отражающее по- пХР)угол паденияО(рагсвзп(- в в )крытие может быть нанесено непосред- пственно на внешнюю грань окна 4, что 5 луча на границу раздела материа 2) клиприведет к уменьшению габаритов и уп- . плЛ)на - воздух =(И=агсву.п( - в 1 п,рощению конструкции устройства. н ду В(Ц" ( пЯ)Ив Фиг. 2 видно, что угол падении И, наконед, угол выхода 1 ен) лучалуча на границу раздела раствор-мате- из устройства равен)Щ)щагсвхп(п(%) в(п агсвьпп(е) вхпагсв(п(-2 - -ахп-(ф (2)г . пЯ)пЯ)Так как п(ф) и п Щ) являются величи" может "регулироваться" с помощью выРнами, монотонно убывающими в области бора угла( . При соответствующем выбонормальной дисперсии, а и(9)п(ф),15 ре значенияУ(Ы будет, величиной,,нош нв;,е пУ(Ъ)котоРаЯ пРи изменении Я изменЯетсЯотношение --- представляющее собой,отношение , пр дзначительно медленнее, чем и случаеотносительный показатель преломленияплоскопараллельного окна, т,е. когдарастворителя относительно материапа (=0, В качестве критерия -выбора значеклинового окна, будет монотонно воз ния угла Ц возьмем равенство угловрастать с увеличением длины волны. . выхода луча для минимальной и максиВ выражении для.М(Я) имеется произве- мальной длин волн генерации заданногодение монотонно убывающей величиныдиапазона перестройки длины волны,п(Я) и монотонно возрастающей величии(Ю25"ны.взп;атсздп(зйп)-Щ котораяп(ф ) зпагсздп( эдите)-( =п(% ) зпагсз 3 п(- -- зюпу)-чу,пЕ(Ь). п(%) .= агсзж( впО-(Ц, можем замеу;.п(Я) 3 фименно:йить его синус самим углом, выражен",и ) агсзъп(- -взм)впп 9 ) агсв 1 п( -- вип)-С,пейн),1 Г, пу (Ъ)3Отсюда получается выражение (1) " =656 нм, получаем, что в предлагаедля Ча Посмотрим, как изменяется угол мом устройстве угол выхода И(9) лучая) при перестройке длинЫ волны от из устройства изменяется на два пог9,=у 589 нм до% =65 б нм в предлагаемом рядка меньше. Таким образом, в данУстРойстве если ь=15 , в качестве 40 ном конкРетном случае, предлагаемоерастворителя используется метиловый устройство.,позволяет повысить стаспирт, а клиновое окно выполнено из бильность пространственного положекварцевого стекла, Значение угла ц(ф) ния луча генерации на два порядка,для Конкретного случая может быть Изготовлен лазер, содержащий равопределено по формуле (2) при .условии 45 нобедренную прямоугольную треугольнуювыбора углана основании выраже- призму из кварцевого стекла, одна изния (Х), катетных боковых граней которой наАпалйз полученных данных показыва- ходится в контакте с кюветой с растет, что У при изменении Я от 589 нм вором красителя. Контактирующая сдо 56 нм "пульсирует" возле некоторораствором грань призмы имеет размерыго среднего положения. Причем макси- . 30 х 30 мм, одно из оптических окон.мапьная амплитуда этих пульсаций сос- выполнено в виде книна с углами 3.=т)ввляет АУ=3,1 "10град. или 5,4 Х =15 ф 5" . ( =11 О 57 47+5. Другое ок-(.Фх 10 фрад, Сравнивая это значение для но выполнено в виде плоскопараплельЯ со значением изменения угла выхо ной пластинки, плоскостЬ которой пер.да луча в случае плоско-параллельно- пендикулярна границе раздела призмаго окна, где, как и в рассматривае- раствор ц оптической оси лазера.мом примере, ь=15 , растворитель Оптические окна кюветы изготовленыметиловый спирт, Ф,=589 нм, %в= из кварцевого стекла. На внешнююгрань плоскопараллельного окна нанесено многослойное диэлектрическое отражающее покрытие, имеющее в области 580-670 нм коэффициент отражения К "-96-993. Использовались метанольные растворы красителей родамина С и оксазина 17, генерирующие в указанной выше области спектра. Возбуждение генерации красителей осуществлялось излучением 2-й гармоники лазера на алюмоиттриевом гранате (Фи=532 .нм, Рз ф 350 кВт). Стабильность пространственного положения луча генерации . определялась фотоэлектрически методом сканирования по диаметру пятна в дальней зоие с помощью фотодиода ФД 27 К. Проведенные измерения показали, что максимальное отклонение луча при перестройке длины волны от 590 нм до 660 нм составляло 0,0003По сравнению с прототипом йредлагаемое устройство обладает следующими основными преимуществами:позволяет повысить стабильность . пространственного положения луча генерации в л 100 раз за счет компенса-ции угловой дисперсии жидкостнойпризмы из раствора красителя в кюветеугловой дисперсией клинового окна кюветы. Такой лазер позволяет произво-,дить возбуждение или зондированиемикрообъектов при перестройке длиныволны в широком спектральном диапазоне без дополнительной юстировки элементов схемы, обеспечивая одновременно высокую точность попадания излучения на исследуемый объект. Это созда"ет благоприятные условия для автома"тизации проводимых измерений и повышает производительность труда;возможность совмещения отражателяс поверхностью внешней грани плоскопараллельного окна упрощает конструк цию и уменьшает ее габариты (в этомслучае не требуется механизма юстировки отражателя). Отсутствие подвижногоэлемента (отражателя) приводит к по.- вышению виброустойчивости РОС-лазера 25 и,.следовательно,к повышению точностипроводимых с его помощью измерений.. Редактор М.Ленин Заказ 344 Р ТиражВНИИПИ Государственного коми м при Г113035, Моск роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101