Способ селекции частот излучения лазера

ОЮЗ СОВЕТ ОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ ПУБЛИК) Н 01 5 3/О ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРИТИПИСАНИЕ ИЗОБРЕТАВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21), 2773597/18-25 (54)(57) СПОСОБ СЕЛЕКЦИИ ЧАСТОТ (22) 16 ф 04.79 ИЗЛУЧЕНИЯ ЛАЗЕРА.с аМплитудно ани- (46) 30.08.83. Бюл.932 зотропным резонатором, включающий . (.72) А.П. Войтович, В.С. Калинов создание,фазовой аниэотропии в аки В,И. Сардыко тивной среде лазера и компенсацию (71) Ордена Трудового Красного Зна- , фазовой анизотропии для излучения менн институт физики АН Белорус-;выделяемой частоты, о т л и ч а юскбй ССР в и й с я тем, что, с целью умень- (53) 621.375.8(088.8) .шения потерь в лазерах с молекуляр- (56) 1. троицкий О.В. и др. тонкийными активнымн средами, через актив рассеивающий слой в поле стоячей ную среду лазера пропускают анизоволны оптических частот и его ис- . тропное по поляризации излучение, пользование для селекции модопти- . причем, угол.между главными направческого резонатора. фоптика и спект- лениями аниэотропии излучения и анироскопия.Т,25, 1968, с.462. . зотропии резонатора отличен от2. Войтович А.П. и др. Фазово и 90.поляризационные методы управления :,1 частотным спектром генерируемого ".излучения. "Квантовая электроника".Т.4,. 1977, с.42(прототип).795380 1 2Изобретение относится к ооластн анизотропин излучения и анизотропииквантовой электроники, в частности резонатора отличен от 0 и 90 ф.может быть использовано для сужения Вследствие пропускаиия через акспектра генерации и селекции частот тивную среду аннзотропного излучениявозникает различие в коэффициентах .Известен способ управления частот. 5 усиления активной среды для волн разным спектром лазера, основанный на личной поляризации. Различие в коэффисоэдании различных потерь для раз- циентах усиления приводит в силу дисных типов колебаний путем внесения персионных соотношений к неодинаковымв резонатор пластинки из прозрач- фаэовым набегам в среде для волн сного материала, одна поверхность1 О различными поляризациями. При этомкоторой просветлена, а вторая покры- возникающая разность набегов фазта тонким поглощающим или рассеи- (фазовая анизотропня )обладает час- свающим слоем 1 оптическая толщина , тотной зависимостью в области усилекоторого значительно (например, в де ния. Это позволяет сделать минимальсятки раэ ) меньше длины волны 1 . 5 ными оптические потери лазера в за- ,Однако указанный способ обладает данном спектральном диапазоне и осу,:существенными недостатками: частот- ществить тем самым селекцию генериру, ный спектр излучения сильно зависит емых частот в этом диапазоне с .помо.От положения пластинки в резонаторе, щьюпомещенных в резонатор амплитудимеет большие потери и неприменим но анизотропного элемента и элементак лазерам бегущей волны, при ста-, . с фаэовой анизотропией, не зависящей20билвэации частоты необходимо ста- или слабо зависящей .отчастоты и комбилиэировать в равной мере как оп- пенсирующей в области селектируемыхтическую длину реэонатора, так и , .частот Фаэовую анизотропию активной.положение пленки, что вносит. дополни-.среды,тельные трудности.25Возможны следующие варианты осуИэвестен способ селекции частот , ществления спосбба.излучения лазера с амплитудно анизо- В качестве .аниэотропного по поляритропным резонатором, включающий. соэ- зации излучения можно использовать .даийе фаэовой анизотропии в активной излучение накачки. Данный вариант.среде лазера и компенсацию фазовой ЗО применим для лазеров с оптической наанизотропии для излучения выделяемой качкой. На фиг,1 представлена схемачастоты. Для этого в активной средеосуществления способа для лазералазера с амплитудно. анизотропньщ на красителе, где 1 - излучение яаРезонатором индуцируют с помощью эеоа, П,- излучение накачки; зеркалавнешнего продольного или поперечного 35 резойатора 1,2, кювета 3 с активным,магнитного поля Фазовую анизотропию, :веществом с окошками под углом Врюс-зависящую от частоты в пределах кон- тера, источник накачки 4, поворотноетура усиления, я компенсируют Фазовую зеркало 5. В схеме используется про"айиэотропию для излучения частоты, . дальный,вариант накачки. Излучение навыделяемой из спектра генерации, 40 качки (луч П 1 имеет циркулярную илис помощью установленного в резонатор линейную поляризацию, причем в пос-элемента., изменяющего величину фа- леднем случае электрический. векторзавой анизотропии Г 2 3. волны составляет некоторый угол сОдйако известный способ не поэ- направлением максимального пропуска.,Валяет осуществлять селекцию час ния поляризатора, Раль которого мо-,тот излучения лазеров с молекуляр- гут выполнять окошки кюветы; распо-.ными активныйи средаМи, работающих .ложенные под углом Брюстера, .на колебательно-Вращательных пе- При такой накачке создается раэреХодах или обладающих широкими кон-, ность коэффициентов усиления в актив-м итурами усиления, таккак эффект эее ной среде для циркулярно противоп ла а, а следовательно, и резонансные но полярйзованных волн или для волн,эффекты Фарадея и .Коттон-Иутона в плоскость поляризации которых парал-.. этих средах .слабо проявляются. - . лельна и перпендикулярна плоскостицелью изобретения является умень-поляризации излучения накачки.щенке потерь в лазерах с молекулярны-Способ татакже можно осуществить1ми активнымй средами. ЩИбвечиванием активной среды поляЦель достигается тем, что по спасо-, ризованным.излучением, резонансныиуровнями активнойбу селекции частот излучения лазера , .с переходом между уровнямс амплитудно анизотропный резонатором, среды, один иэ которых является лавМлючающему создание фазовой аниэотро- . вернымВ этсм варианте Используютсяпии, в активной среде лазера и комнен. 60 связанные переходы. две возможныеаацйю фаэовой аниэотроции дляиэлуче- схемы связанных переходов, иа котовить предлагаемыиия выделяемой частоты .через актив-., рых можно осуществить предл йнйую среду. лазера пропускают анизотроп- способ., изображены на фиг 2ое по,поляризации излучение, .причем уровни лазерного перехода 1 и 2,иг. , где,угол Между главными направлениями 65 уровень 3 перехода, связанного слазерным, 1 - лазерный переход, , 2 поворачивает плоскость поляризации1 - связанный переход. излучения на угол 22,5 О, а элементПри прохождении через активную , фарадея 3 поворачивает плоскость посреду излучения 11, реэонансного ляризации излучения на - 22,5с переходом между уровнями 1 и. 3 " ,Здесь создается циркулярно-фазовая(см,фиг 2 а) или уровнями 2 и 35 анизотропия для встречного луча, на(см.фиг.2 б),изменяется населенностьправление линейной поляризации котообщего для двух переходов (уровня рого совпадает с направлением макси 1 на фиг,2 а или уровня 2 на фиг,2 б )мального пропускания поляризатора.Резонансное излучение П поляризо- Используя Физические основы предвано, поэтому усиление активной,сре лагаемого способа, селекцию частот ды на переходе между уровнями 1, излучения можно осуществить путеми 2 имеет различную величину для ориентации частиц активной среды волн с разными поляризациями, В слу- квантового генератора. Ориентацию чаепредставленном на Фиг.2 а, излу- можно осуществить в том случае, если чение и увеличивает также общую 15. свойства частицы не обладают сфериинверсию между уровнями 1 и 2 и тем ческой симметрией. Если частицы аксаьым суммарный коэффициент усиле- , тивной среды (например, молекулы кра- . ния, что должно приводить к увели- сителя ) сферически несимметричны,чению мощности генерации,то преимущественную ориентацию можноПредлагаемый способ может бытьосуществлять эа счет направленного/ осуществлен в кольцевом лазере,. движения красителя, когда молекулы В этом случае анизотропным па поля- ориентируются в потоке. ризации излучением является один излучей кольцевого квантового генера- Вследотвие ориентации при изотоРа, который создает анизотропный 25 тропной по поляризации накачке созпо поляризации коэффициент усиления дается разность коэффициентов усиледля встречного луча, поляризация . ния для волны с поляризацией вдоль КотоРОго отличается от поляризации преимущественной ориентации частиц первого луча, Одна из схем осущест- и для волны с поляризацией, перпенвления способа показана на фиг,3 где дикулярной ориейтации частиц актив-, .активные элементы 1, элемент Фара- ЗО иой средЫ.дея 2, пластинка Я/2. 3, зеркала ре- .зонатора 4, поворотные зеркала ., Ориентацию также можно осущест- . 5 и б, приемник излучения 7, осцилло- ,вить, используя внешние поля. граф 8, активный элемент 9 с окой-. П р и м е р. Способ осуществлен ками под углом Брюстера, , , 35 в лабораторных условиях для случая 1,Встречные лучи в лазере в этом, . В качестве излучения, создающего раз,- случае имеют линейные поляризации, личие в коэффициентах усиления для прйчем поляризация одного луча 1 волн различной поляризации, испол- совпадает с направлением максимал зуют излучение рубиновоголазера, . ного дропускания поляризатора, а 4 р который применяют для накачки лазера поляризация встречного луча П на на:красителе; Рубиновый лазер накачпраВЛена под некоторым углом к на. ки работает в режиме модулированной пРавлению максимального пропускаиия добротности, Схема эксперимента анаполяризатора. Луч 11 создает разиост логична схеме, изображенной на Ф 1 г.1, коэффициентов усиления для волны с . 4 кювета с красителем имела окошки, поляризацией, совпадающей с направ- расположенные под углом Брюстера, левием поляризации луча П и для вол- ,которые выполняют роль поляризатора. ны, поляризация которой повернута : В качестве активной среды используют на 90 относительно этого направ- краситель 1,3,3 1 , 3, 3 - гексаметил,5;4 , 5 - дибензо,2 -индо.О .дикарбоцианин перхлорат, растворенИожно также использовать луч И .ный в этиловом спирте. Йзлучение с круговой поляризацией для созда-. лазера на красителе регистрируется ния разности коэффициентов усиления на фотопластинке с помощью спектродля волн с ортогональными круговыми графа ДФС. Изменение распределеполяризациями встречного луча 1 . 55ния энергии генерируемого излучения В этом случае используют схему, йрад .по спектру наблюдается лишь в слуставленную на фиг,4, где 1. - плас- . чае, когда угол между главными тинка, Я/4, 2,3 - элементы Фарадеянаправлениями анизотропии излучения 4 - поляризатор 5 - зеркала резойа- . ;и анизотропии резонатора изменяютотора.; б - активные элементы. Поля- еО:от 30 до 70 через каждые пятьграду" риэатор 4 ориентирован под углом 22,5, сов.Это измененивыражается в умень-г относительно плоскости резонатора.,:шении интенсивнвсти центральных час- Обе пластинки 1 ориентированы .одм- тот генерируемого спектра. Распренаково вод нулевым углом относительно деление .энергии по спектру излучения плоскости резонатора. Элемент Фарадеяд более равномерное, чем в случае, ког.да угол между главными направлениями анизотропии излучения и анизотропией.резонатора равен О или 90Использование способа позволяетосуществить фазово-поляриэационнымиметодами ( испольэуищими резонанснуюфаэовую аниэотропию активной среды )селекцию с малыми потерями и перестройку спектра излучения лазеровс,активными средами, в которых покаким-либо причинамнельзя создатьфазовую аниэотропию эа счет расщепления контура усиления на несколькокомпонент с помощью внешних магнитных полей, Способ может использоваться для любых лазеров, но особенно онэффективен для квантовых генерато ров с такими, активными 1 средами, длякоторых эффекты Эеемана и Штаркаимеют малую величину. В способене используется расщепление контураусиления, что позволяет увеличить 10 1 эффективность сужения спектра иэлу 1 чения фаэово-поляризационными методами38/2 : Тираж 590ИПИ Государственного комито делам изобретений и отк35, Москва,Ж, РаушскаЮ 4 Фал ППП "Патент", г. Ужгор сное По та СС рытий наб.30 л. Проектная, 4 Составитель П. ТщанииО. Юркова Техред В,Далекорей Корректор И.ЭрдейиаЮ аю Ев ваФмФвва т