Лазер с модулированной добротностью

Лазер с модулированной добротностью

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ЛЛЗЕРС МОДУЛИРОВАННОЙ ДОБРОТНОСТЬЮ, включающий резонатор с расположенными внутри него активным элементом, акустическим модулятором, состоящим из вибратора и управляющего элемента из фотоупругого материала, О'Т- личающийся тем, что, с целью селекции поперечных колебаний, управляющий элемент выполнен .в виде цилиндрического стержня, боковая поверхность которого находится в акустическом контакте с внутренней поверхностькз цилиндрического вибратора, причем ось модулятора совпадает с оптической осью резонатора.

(1) Н 01 Б 3/«7

ОЛЙСАНЙЕ ЙЗОБРЕТЕИЙЯ ф

4ь

СЛ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ по иэои агниям и атнрьгиям

ПРИ ГКНТ OGCP (21) 2588479/25 (22) 06. 03. 78 (46) 07.04.92. Бюл. М 13 (71) Ордена Трудового Красного Знамени институт физики АН СССР (72) В.Н. Белый, Я.Г. Поветьев, А.Г. Хаткевич и П.А.Шипай (53) 621.375.8(088.8) (56) 1. Иикаэлян А.П. и др. ОКГ на твердом теле. и., "Советское радио", 1967.

2. Патент CUlA N 3566303, кл. 331-94,5, 1971.

Изобретение относится к квантовой

l электронике и может быть использова" но в научных исследованиях, а также в машиностроительной, приборостроительной и электронной промышленности, например, для обработки материалов и при определении химического состава вещества. .Известны оптические квантовые re" нераторы (ОКГ) с модулированной добротностью, модуляция излучения которых осуществляется благодаря наличию в резонаторе механических модуляторов, фо-, тотропных веществ, а также электроили магнитооптических затворов 1 .

Недостатки известных ОГК заключаются в тем, что механические устройства; например вращаацийся непрозрачный диск с отверстиями, установленный в фокусе телескопичесной системы, явЯЦ„„841975 А 1

2 (5" ) (57) ЛАЗЕР С МОДУЛИ РО ВАННОЙ ДО БРОТ HGCTb6, включающий резонатор с расположенными внутри него активным элементом, акустическим модулятором, состоящим из вибратора и управляющего элемента из фотоупругого материала, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью селекции поперечных колебаний, управляющий элемент выполнен в виде цилиндрического стержня, боковая поверхность которого находится в акустическом контакте с внутренней поверхностью ци" линдрического вибратора, причем ось модулятора совпадает с оптической осью резонатора. ляются динамическими. Электро- или . магнитооптические затворы обеспечивают модуляцию только поляризованного излучения генерации, при этом для пи" тания управляющих элементов требуются достаточно высокое напряжение или большие токи.

Кроме того, фототропные затворы работают на фиксированных длинах вели, вследствие чего для каждого типа ОКГ необходимо подбирать подходящие фототропные вещества, которые не всегда имеются.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является лазер с модулированной добротностью, включающий резонатор с расположенными внутри sего активным элементом,акустическим модулятором, состоящим из

F (t) =F Sec (2 u f t), где Г - минимальное фокусное расо стояние, задаваемое формулой

2 о 4g+ п ру1 где f= (2) определяющего собственные частоты радиальных колебаний, где G - коэффициент Пуассона упругого материала;

1 и 1, — функции Бесселя нулевого и первого порядка.

В качестве примера рассмотрим неодимовый ОКГ с модулятором добротности, изготовленным из фотоупругого материала, плавленый кварц в виде ци-, линдра диаметром d=3 см и длиной

1 = 6 см. Цилиндрический вибратор выполнен из пьезокерамики титаната ба рия, к которому, приложено управляющее напряжение 0,5 кВ с частотой f

120 кГц. Вблизи такой частоты устанавливаются собственные радиальные колебания стержня и фотоупругий материал эквивалентен линзе с минимальным фокусным расстоянием F=18 м, ко" торое следует из формулы (1) при ) == 2, и = 1,45 р = 0,12, (р

= 4,6 10 см..цля резонатора с базой 0,5 м такой модулятор позволяет получить регулярную последовательность одиночных импульсов с частотой следования 120 кГц и осуществлять селекцию поперечных типов колебаний.

Использование предлагаемого ОКГ с модулированной добротностью позволяет осуществить селекцию поперечных типов колебаний и улучшить качество генерируемого пучка; осуществить пичковый режим генерации с частотой следования импульсов, равной частоте

При работе ОКГ лазерный пучок распространяется вдоль оси цилиндрического Фотоупругого стержня, совершающего радиальные колебания. Радиальные коле- 45 бания стержня, вызываемые вибратором, приводят к квадратичному изменению упругой деформации в поперечном сечении стержня, которая, в свою очередь, вы" зывает распределение показателя пре- $0 ломления, спадающее (растущее) квадратично по радиусу от центра стержня.

Поэтому при распространении лазерного пучка вдоль оси стержня фотоупругий материал ведет себя как положительная- у отрицательная сферическая линза.

Фокусное расстояние F такой линзы зависит от времени t и определяется

Ьыражением

841075 вибра гора и управляющего элемента из фотоупругого материала (2) .

Недостатком этого устройства является плохое качество генерируемого из- лучения, Это происходит вследствие то5

rn, что добротность для всех поперечных типов колебаний резонатора почти одинакова и поэтому генерируется одновременно большое число поперечных 1О мод. Это препятгтвует многим важным применениям лазеров.

Цель изобретения - селекция поперечных типов колебаний.

Поставленная цель достигается тем, что в известном устройстве управляющий элемент выполнен в виде цилиндрического стержня, боковая поверхность которого находится в акустическом контакте с внутренней поверхностью ци- щ линдрического вибратора, причем ось модулятора совпадает с оптической осью резонатора.

На фиг. 1 приведено предлагаемое устройство, общий:вид; на фиг. 2 - модулятор, общий вид.

Устройство содержит плоские зер" кала 1 и 2 резонатора, активную лазерную среду 3, акустический модулятор

4, генератор 5 ультразвуковых колебаний, цилиндрический стержень 6 из фотоупругого материала, цилиндрический вибратор 7, представляющий собой, например, цилиндр из пьеэокерамики, на внутреннюю и внешнюю поверхности которого нанесены электроды. К электро- 35 дам подводится переменное электрическое напряжение. Параметры вибратора подбираются так, чтобы его частота была близка к собственной частоте радиальных колебаний стержня ° QQ

V частота радиальных коcI лебаний стержня; диаметр стержня; длина стержня; оптический показатель преломления; упругооптический коэффициент; максимальный потенциал упругого смещения; скорость распространения продольной упругой волны в материале стержня; корни уравнения

841pgg рации. ультра з вука; обеспечит ь модуля цию для неполяризованного излучения гене1 фиг.1 иг.

Редактор О. Юркова

Техред . А,Кравчук Корректор С. Шекмар

Заказ 2307 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãoðîä, ул. Гагарина,101