Неустойчивый резонатор оптического квантовоно генератора

Неустойчивый резонатор оптического квантовоно генератора

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП И

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Соеетскик

Социалистических

Рвспублик (11) 530606

{61).Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 04.04,75 (21) 2121322/25 с присоединением за яви и Ио (23) Приоритет (51)M. Кл 3

Н 01 5 3/08

Государственный комитет

СССР оо делам изобретений и открытий

Опубликовано 3012,80, Бюллетень 14о 48

Дата опубликования описания 301280 (53) УДК е21.375, .8 (088.8) (72) Автор изобретения

Ю.A.Àíàíüåâ (71) Заявитель (54 ) НЕУСТОЙЧИВИЙ РЕЗОНАТОР ОПТИЧЕСКОГО

КВАНТОВОГО ГЕНЕРАТОРА

Изобретение относится к области квантовой электроники и может быть использовано при создании оптических квантовых генераторов (ОКГ) с узконаправленным излучением имеющих ак- 5 т тивную среду с малым усилением (напри мер, газодинамических) .

Для получения узконаправленного излучения обычно применяют неустойчивые резонаторы, образованные отра- 10 жающими зеркалами. Неустойчивый резонатор в целом может быть охарактеризован двумя параметрами: коэффициентом увеличения М, указывающим, во сколько раэ увеличиваются размеры 15 сечения светового пучка после его однократного прохождения по резонатору, углом вращения поля o(,, показывающим величину поворота сечения светового пучка вокруг оси резонато- 20 ра после его однократного прохождения через резонатор. В двух зеркальных резонаторах ориентировка сечения пучка сохраняется (О = О), если одно из зеркал заменено на триппель-призму 25 сечение пучка после каждого отражения от нее повертывается íà угол

ck=% (нижняя часть становится верхней и наоборот). Возможны любые промежуточные значения угла gt, который яв- 30 ляется сложной функцией расположения зеркал или иных отражателей.

В известных неустойчивых резонаторах для вывода излучения либо внутрь резонатора устанавливают наклонную отражающую пластину, имеющую отверстие на оси резонатора, либо выполняют выходное зеркало размером, меньшим размера сечения активной зоны рабочего вещества ОКГ в М раз 13 .

Известен резонатор газодинамического ОКГ, состоящий иэ системы зеркал, размер одного из которых меньше размера активной эоны в М раз. Сечение выходного светового пучка такоГо

ОКГ, как и указанных, представляет собой кольцо, отношение наружного и внутреннего диаметров которого равно ) 1 . Когда коэффициент усиления активной среды ОКГ мал, М должно выбираться близким к единице. Тогда кольцо становится узким(2).

Такая форма пучка в ряде случаев практического применения неустойчивых резонаторов является их недостатком по двум причинам: иэ-эа большой угловой расходимости выходного пучка за счет дифракции на узком кольце и кольцевой (несплошной) Формы се530606 чения луча и относительно больших его размеров. !ель изобретения — уменьшение расходимости генерируемого излучения и получение выходного пучка сплошного сечения при одновременном уменьшении

его размеров.

Это достигается тем, что в отражателе, служащем для вывода излучения, выполнен вырез в форме части

Сектора с углом охвата, равным углу вращения СЫ поля генерации в резонаторе на расстоянии от оси резонатора

Я М, где К вЂ” расстояние между осью резонатора и краем активной среды, M) 1 — коэффициент увеличения резонатора, причем у1"„ол Ж выбран . 15 усвоя I En -,у |у .

На фиг. 1 схематически изображен предлагаемый резонатор, на фиг. 2 сечение в плоскости. выходного зеркала, Резонатор работает следующим образом.

Световой пучок падает на выходное зеркало 1. Часть пучка проходит в вырез 2 и образует. полезный сигнал, 21 часть излучения, отражаясь от зеркала, идет в. цепь обратной связи, состоящую из остальных зеркал 3 резонатора, где сечение пучка увеличивается в М раз и повертывается на угол

Cx . Принцип работы поясняется на конкретном примере резонатора с М =1,1.

Угол вращения Ф поля в соответствии с приведенным условием выбирается равным 3 /4 (45 ). Поворот сечения светового пучка после его прохождения по резонатору на 45О будем считать направленным по часовой стрелке. Для наглядности сечение резонатора разбито проходящими через его ось линиями ОА, ОЬ, OC ..., углы между которыми равны 450 (фиг. 2).

Длина этих отрезков выбрана так, что каждый последующий длиннее предыдущего в М = 1,.1 раза. Таким образом, все треугольники подобны друг другу, 4 каждый последующий по размерам больше предыдущего в 1,1 раза и повернут относительно него на 45 „ Световой пучок )КЬСЬЕГйН3 падает на выходное зеркало. Часть пучка 3КЗА проходит в вырез, остальная часть остается внутри резонатора. После прохождения резонатора сечение пучка возрастает в 1 1 =1 1 pаэа и повертывается на о = 45 . При этом часть пучка, отраженная от ААОЬ, заполняет ASOc и т.д., наконец, часть пучка, отраженная от bH03, заполняет Ь JOK

Таким образом, пучок восстанавливает свою первоначальную форму, и процесс повторяется, т.е. выполняется условие gp обратной связи. Размеры h3OE больше размеров и АОЬ в и =1,1 раз. При выборе расстояния, на которое вырез не доходит до оси резонатора, равным Р-М, расстояние от оси по линии

- 2В/о

3К равно к, т.е. световой пучок как раэ заполняет все сечение активной среды ОКГ.

Выходящий из резонатора пучок имеет компактную форму. При выборе угла вращения Ф поля генерации в соответствии с приведенной формулой размеры 3k и 3А различаются незначительно, В этом случае выходной пучок в поперечном сечении имеет минимальные размеры при заданной его площади, которая определяется только сечением активной среды и увеличением

М и равна площади кольца в поперечном сечении выходного пучка известных неустойчивых резонаторов. Линия

АЬ может несколько отличаться от прямой и быть выполнена так, что пучок будет иметь не восьмиугольную, а скругленную форму. Вырез на зеркале может быть, в целях удобства изготовления, в отдельных случаях увеличен за счет зоны, лежащей в секторе К7) что не имеет принципиального значения. Наконец, виесто выполнения выреза в выходном зеркале можно вставить внутрь резонатора наклонную отражающую пластину, имеющую ту же форму, что и у выреза.

Компактная форма выходящего из резонатора пучка выгодно отличает его от ранее использовавшихся резонаторов. Применение изобретения позволит существенно уменьшить расходимость излучения ОКГ с активными средами, обладающими малым усилением, а также уменьшить габариты оптики в системах внешнего формирования лазерного луча.

Формула изобретения

Неустойчивый резонатор оптического квантового генератора, включающий систему отражателей, например зеркал, отличающийся тем,.что, с целью уменьшения расходимости генерируемого излучения и получения выходного пучка сплошного сечения при одновременном уменьшении его размеров, в отражателе, служащем для вывода излучения, выполнен вырез в форме части сектора с углом охвата, равным углу вращения о поля генерации в резонаторе, на расстоянии от оси резонатора 7. N где R -расстояние между осью резонатора и краем активной среды, N > 1 — коэффициент увеличения резонатора, причем угол Ж выбрав ив условия Iln —..Й вЂ” - О .

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. uAppl. Opt", 13, 353, 1974.

2. uLasen Focus", 12, 1970, р.27 (прототип).

530606

Фтй

Составитель С. Рыжих

Редактор Е.Месропова Техред М,Кузьма

Корректор,С. Шекмар

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 9264/75 Тираж 844 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5