Оптический квантовый генератор

О П И С А Й И Е щ 47 з 475ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Соцмалистических Республик)М. Кл, Н 01 5 3/О Н 01 5 3/1 нением заявки с при осударстеенныи номитеСовета Министров СССРоо делам изобретенийи отнрытий 3) При ет(43) Опубликован юллетень31(45) Дата опубликования исаиия 26,09,7 2) Авторы изобретения П. Анохов, 10. Ю. Жупан, ВИ. Кравченко и В. В, Тарабр(71) Заявит зики АН Украинской СОР нст ИЙ КВАНТОВЫЙ ГЕНЕРАТО(54) ОП ве источни ров.Известны лазеры со свипирнированием) частоты, содержащсионный резонатор, перестраивцессе генерации.В такихтивное упра ванием (скаие дисперемый в про лазерах осушествл вление спектром и что делает их весь яется эффеккинетикой а перспек генерации Изобретение относится к области оптической квантовой электроники и может быть использовано для создания перестраиваемых в процессе генерации одночастотных лазетивными для использования в спектроскопии, нелинейной оптике, биологии, химии, геологии и других областях науки и техники.Однако известные лазеры не позволяют получить одночастотную генерацию со свипированием частоты, Для этой цели перспективно испольэовать кольцевые и дисперсионные резонаторы бегущей волны, Однако в них невозможно сохранить нужную юстировку кольцевого резонатора при перестройке частоты трудно получить одночастотную генерацию с минимальным смешением от пичка к пичку, определяющим разрешающую способность спектроскопа, в котором такой лазер используется в качест ка излучения.Бель изобретения - создание оптического квантового генератора с повышенной надежностью, сохраняющего одночастотный режим генерации при свипировании частоты в пределах полосы люминесценции активной среды.Поставленная цель достигается эа счет установки отражателей, резонатора и дисперсионного элемента таким образом, что плод кость кольца (резонатора) не совпадает с плоскостью дисперсии резонатора, например перпендикулярна ей. Пассивный вентиль выполнен в виде двух призм-крыш, одна из которых входит и состав резонатора, а другая установлена на рабочей грани первой призмы на управляемом контакте, причем ее двугранный прямой угол расположен так, что излучение отраженной волны возвращается. в резонатор строго вдоль оптической оси, а излучение прямой (проходящей) вол ны выходит через боковую грань призмы.На фиг. 1 показана схема предлагаемого опти ,еского ,квантового генератора; нафиг, 2 - ход лучей в ОКГ с дисперсионнойпризмой; на фиг. 3 - схема ОКГ с пассивным амплитудным вентилем, собранным напризмах на фиг. 4 - призма-ОтражательПассивного вентиля.Оптический квантовый генератор (фиг, 1)состоит из активного вещества 1 дисперсионноо элемента 2 и кольцевого резонатора,образованного отражателями За полпрозрачным отражателем 6 установлен омражатель 7, возвращающий в резонатор иэлучепю волны, распространяющейся по час овой стрелке, Система отражателей 8 и 7является пассивным вентилем, обеспечивающим однонаправленул генерацию в резонаторе иа фиг, 1 Она соответствует волнераспрос-раняющейся против часовой стрелки),Отражателиобразующие кольцевой резонатор, расположены так, что активное вещество и дисперсионный элемент перекрываотсразу оба плеча кольца (на фиг. 1 перекрыты верхнее и нижнее плечи кольца).В качестве активного вецества 1 можетиспользоваться лобая среда, иа которой получена генерация, в частности стекло, жид .кость и кристаллы, активированные редкоземельными ионами, растворы органическихкрасителей и т. и, Дисперсионным элементом может служить призма, интерферометрФабри- Перо, дифракционная решетка (рабофтающая как на пропускание, так и на Отращфжение), поляризационные фильтры и т. д.В резонаторе отсутствуют источники паразитной селекции спектра; все зеркала нанесены на клиновые подложки, торцы образцаи рабочие грани дисперсионного элементаскошены под углом Брастера к оси резонатораЕсли чисперсиопньм элементо являетсяпризма или дифракционная решетка, то перестройка резонатора осуществляется враяением жестко скрепленной системы отражателей 3 и 4, Если дисперсионным элементом служит интерферометр Фабри-Перо, топерестройка частоты достигается либо вращением интерферометра, либо изменениембазы между его зеркаламл. Б случае поляризационных и других фильтровоснованныхна электро-, магнито-, акустоэффектах,перестройка достигается приложением к дисперсионному элементу 2 соответствующихполей,При этом все элементы резонатораостаются неподвижными,В описываемой схеме отражатели, обрв;ующие кольцевой резонатор, расположенытак, что плоскость кольца не совпадает сплоскостью дисперсии резонатора. Это даетвозможность перестраивать частоту, не нарушая юстировки кельна,Призменный дисперсионный резонаторпоказан на фиг. 2, 3, Здесь в качестве отражателей 3, 4 и 5, 6 использованы призмы-крыши с 90 -ным двугранным угломо5 и брюстеровским входом. Ребра крыш расположены в плоскости дисперсии призмы таким образом, что плоскость кольца составляет прямой угол с плоскостью дисперсиирезонатора, Ка ребрах 80 -ных углов сде 1 О ланы фаскипредотвращающие генерацию вцентральной части активного веществаКаквидно нз ф .г 2, 3, прежде чем совершитьполный проход по кольцевому резонатору,генераннонный пучок дважды проходит че 15 рез ак;.:Нное вещество и дважды через дисперсионную призму. Следовательно, эффективная длина образца увеличивается вдвоеи во столько же раз увеличивается дисперсия резонатораПризма, Образованная призмамр-крышами3, 4, установлена с возможностью,. вращения вокруг оси, перпендикулярной плоскостидисперсии резонатора. Поворот ее приводитк изменению частоты настройки резонатора,а значит к изменению частоты генерации.Использование призм-крыш в качестве отражателей;позволяет по-новому решить конструкцию пассивного вентиля. Вместо возвратного отражателя 7 используется призмаО оф с 80 -ным двугранным углом и 46 -нымвходом, которая на управляемом контактеприжимается входной гранью к катетной рабочей грани призмы (отражателя) 6, входящей в кольцевой резонатор (см. фиг. 3),3Управляемый контакт позволяет подобратьоптимальное пропускание, необходимое дляобеспечении высокого энергетического выходагенерируемого излучения и высокого коэффициента подавлении обратной водны,4(Оптический квантовый генератор работаетследук щим образом.Источник накачки переводит активное вещество в возбужденное состояние и привыполнении пороговых условий в кольцевом45резонаторе возникают две волны, распространяющиеся навстречу друг другу. Одна изних (на фиг. 1 и 2 это волна, распространяющаяся против часовой стрелки) получает50преимущественное усиление и на ней устанавливается одночастотная генерация. Поскольку частота настройки резонатора непрерывно изменяется (в схеме призменногодисперсионного резонатора это достигается55вращением призм (отражателей) 3 4 вс-круг оси, перпендикулярной плоскости дисперсии), частота генерации также смещается (свипирует в пределах полосы люминесценции активной среды). Таким образом,режим свипирования сочетается с одночастотной генерацией в каждый момент време5ни (в каждом пичке твердотельных лазеров).В схеме призменного дисперсионного ре зонатора (или резонатора с дифракционной решеткой) свипирование частоты осуществляется вращением только призм (отражателей) 3, 4, что существенно упрощает процесс перестройки. Кроме того, для каждой новой частоты настройки резонатор оказывается автоматически съюстированным за счет известного стабилизирующего свойствао90 -ных призм-крыш. По этой же причине увеличивается стабильность одночастотной генерации зависящая от юстировки отражателя 7, роль которого в атой схеме играет также призма-крыша. Наконец, в резонато ре полностью отсутствуют искусственные зеркальные покрытия, что существенно увеличивает надежность и долговечность ген ратора. Удвоение дисперсии при наличии одного дисперсионного элемента дает воэможность использовать материалы с мень шим поглощением, а значит с большей ра диапионной стойкостью,ччто очень важно при создании перестраиваемых лазеров с большой выходной энергией и мощностью,формула изобретения 1, Оптический квантовый генератор, содержащий активное вещество, кольцевой дисперсионный резонатор с пассивным вентилем, образованным двумя отражателями, один из которых входит в состав кольца, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью 10 осуществления свипирования частоты прксохранении в каждый момент времени одночастотной генерации, отражатели резонатора и дисперсионный элемент установлены так, что плоскость кольца не совпадает с И плоскостью дисперсии резонатора напримерперпендикулярна ей.2. Генератор по п. 1 о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения надежности генератора, пассивный вентиль Ювыполнен в виде двух призм-крыш, одна иэ которых входит в состав резонатора, а другая установлена на отражающей грани первой на управляемом контакте.473475 Составитель И. Старосельская Техред В. Куприянов Корректс Небола Т. Орловска Реда ал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектна каз 3114/54 Тираж ЦНИИПИ Государственног по 113035, Москва, Ж976 Подписное комитета Совета Министров ССС елам изобретений и открытий 35, Раушская наб., д. 4/5