Лазер

Лазер

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советски к

Социалистических

Республик

И Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ (ti)679057

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22)Заявлено 18,04.77 (21) 2476162/18-25 с присоединением заявки Ле (23) Приоритет

Опубликовано 15.06.81. Бюллетень М 22

Дата опубликования описания 18.06.81 (5) ) М. Кл.

Н Ol 5 3/ 08

Фееудврстеенный квинтет

СССР ие денем езееретеннй н етерытнв (53) УДК 62),375.8 (088.8) (72) Авторы изобретения

И. Н. Говор и О. А, Говор (71) Заявитель (54) ЛАЗЕР

Изобретение относится к измерительной и лазерной технике и предназначено для выравнивания плотности мощности по сечению пучка излучения лазера.

Известен лазерный резонатор с вращающимся электромагнитным нолем вок,руг оси пучка излучения, состоящий из активного элемента„ четырех, пяти и более зеркал и не имеющий плоскости, перпендикулярной всем зеркалам, составляющим кольцевой резонатор 11 ).

Вращение поля в таком устройстве достигается при помощи призмы с пятью полными внутренними отражениями, компенсация поворота плоскости поляризации обеспечивается фазовой пластиной.

Недостатками этого устройства являются сложность изготовления много-Э, 1 гранных призм, отсутствие регулировки угла поворота поля в зависимости от коэффициента усиления активной среды, наличие фаэовой пластины .

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является лазер, содержащий активную среду, находящуюся в резонаторе с зеркалами, в котором вращение электромагнитного поля вокруг оси пучка излучения(при этом луч пробегает различные участки активного элемен..— та)осуществляется двумя призмами— крышками, углы поворота которых устанавливаются экспериментально (2 ).

Это устройство имеет сложный вывод излучения из резонатора и низкую эффективность выравнивания ппотности мощности по сечению пучка, так как зеркало возвращает лучи в активный элемент без вращения поля.

Недостатком данного устройства является также невозможность осуществления однонаправленной генерации без искажения формы пучка, выходя его иэ резонатора излучения, 6790

Цель изобретения — повышение выравнивания плотности мощности излучения.

Это достигается тем, что в резонаторе между зеркалами помещены две цилиндрические линзы, расположенные

5 так, чтобы их совмещенная фокусная линия находилась вне плоскости, перпендикулярной всем зеркалам, и оставляя с ней угол, отличный от прямого угла, На чертеже схематично изображен предлагаемый лазер, Лазер содержит зеркало 1 ре зонатора, зеркало 2 резонатора с коэффициентом отражения IOOZ, цилиндрическую линзу 3, совмещенную фокусную линию 4, цилиндрическую линзу 5, оптическую ось кольцевого резонатора 6, зеркало 7 резонатора с коэффициентом 20 о гражения 100, активный элемент 8.

Цилиндрические линзы имеют различные фокусные расстояния .

Вращение электромагнитного поля относительно оси пучка излучения в лазерном резонаторе осуществляется следующим образом. В процессе генерации излучения луч, параллельыый оси пучка излучения кольцевого резонатора

6; отклоняется, цилиндрическими линза- З0 ми 3 и S симметрично относительно совмещенной фокусной линии 4. Лазбрный резонатор, который образован зеркалами 1,2 и 7 (число зеркал и линз может быть любым)имеющим плоскость, перпендикулярно всем зеркалам, образующим резонатор, возвращает луч по кольцу к цилиндрическим линзам, но по пути, отличному от исходного пути луча, пересекает активный эле- 40 мент в точках несовпадающих с исходным пучком излучения. Далее процесс многократно повторяется.

Особенно наглядно вращение элект45 ромагнитного поля двумя цилиндрическими линзами, помещенными вместе с активным элементом в резонатор, образованный двумя плоскопараллельными зеркалами, Причем фокусная линия

50 каждои цилиндрической линзы находится в плоскости ближайшего зеркала, а цилиндрические линзы ориентированы таким образом, чтобы их фокусные линии не имели общей плоскости, так как в 55 случае совпадения фокусных линий с общей для них плоскостью будет наименьшей эффективный коэффициент выравнивания, равный двум, т.е. один

57 ф и тот же луч проходит две точки активного элемента. При взаимно перпендикулярной ориентации фокусных линий, а соответственно и линз эффективность выравнивания повысится до четырех, т ° е. один и тот же луч будет проходить четыре не совпадавшие точки активного элемента. Для повышения выравнивания плотности мощности необходимо выбирать промежуточные углы от нулевого до прямого, потому, что углы 0 и 90О приведут к наименьшему выраниванию плотности мощности по сечению пучка. В такой разновидности резонатора зеркала, плоскопараллельные друг к другу, находятся в жестких условиях. В лазерном резонаторе, образованном тремя и более зеркалами, фокусная линия, имеющая максимальную плотность мощности, не совпадает с плоскостью зеркала (что облегчает его режим работы)и совпадает с фокусной линией другой цилиндрической линзы.

Это приводит к тому, что совмещенная фокусная линия в пространстве должна иметь положение, не совпадающее с плоскостью, перпендикулярной всем зеркалам, что создает наименьший коэффициент выранивания. При равенстве фокусных расстояний цилиндрических линз в трехзеркальном (и более)резонаторе с совмещенной фокусной линией луч проходит многократно через различные участки активного .элемента, лежащие на замкнутой окружности с центром, совпадающим с осью пучка излу. чения, при этом оба направления генерации кольцевого лазера равнозначны, а выравнивание плотности мощности будет по кольцам.

Цилиндрические линзы имеющие различные фокусные расстояния s кольцевом резонаторе, при совмещении фокусных линий в одну общую вращают электромагнитное поле таким образом, что луч проходит многократно через раэлич" ные участки активного элемента, лежащие на кривой, имеющей форму спирали. При этом в лазере развквается однонаправленная генерация, так как для одной волны спираль сжимающаяся, а для обратной волны спираль расширяющаяся, что приводит к анизотропии добротности лазерного резонатора и, как следствие к однонаправленной генерации без искажения форма пучка и к распределению плотности мощности по сечению г1учка выходящего излучения

679057

Составитель О. Исаев

Редактор С. Суркова Техред T.Ìàòî÷êà Корректор Л. Иван

Заказ 4526/18 Тираж 634 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная,4 близкому у гауссову, а при больших коэффициентах. усиления активной средыконусообразной.

Использование цилиндрических линз выгодно отличает предлагаемый лазерный резонатор от известного так как даже, в режиме непрерывной генерации, что обеспечено малыми потерями, луч никогда не встречается с исходным, следовательно, частота лазерного из- 10 лучения определяется здесь только резонансными свойствами активной среды. Таким образом, предлагаемый лазерный резонатор обладает повышенной стабильностью частоты при простоте 1S изготовления и юстировки, а также при минимальных потерях.

Формула изобретения

Лазер, содержащий активную среду, находящуюся в резонаторе с зеркалами, в отличающийся тем, что, с целью повышения выравнивания плотноти мощности по сечению пучка, в резонаторе между зеркалами помещены две цилиндрические линзы, расположенные так, чтобы их совмещенная фокусная линия находилась вне плоскости, пер— пендикулярной всем зеркалам, и составляла с ней угол, отличный от прямого угла, Источники информации приня™ во внимание при экспертизе

1. Данилейко Ю. К. и др. Новый лазерный резонатор;Квантовая электроника, 1974, т. 1, Н 3, с.668.

2. Кытина И. Г. и др. ОКГ с повышенной равномерностью поля излучения.—

Квантовая электроника, 1974, т.1, N -3.