Субмиллиметровый лазер с внутренней амплитудной модуляцией

 

СУБМИЛЛИМЕТРОВЫЙ ЛАЗЕР С ВНУТРЕННЕЙ АМПЛИТУДНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ, содержащий активную среду, источник накачки и перестраиваемый резонатор, образованный отражающим элементом и проволочным решеточным поляризатором , отличающийся тем, что, с целью повышения выходной мощности модулированного лазерного излучения , в него введены два дополнительных проволочных поляризатора, последовательно расположенных вне резонатора на его оси, один из которых, смежный с проволочным решеточным поляризатором резонатора, снабжен устройством продольного перемещения и установлен параллельно решеточному поляризатору резонатора с ортогональным азимутом на расстоянии от него I удовлетворяющем соотношению nc/2f :l nc/2f2 где f. и f - граничные частоты лазерного , перехода; с - скорость света; п - целое число, а второй введенный проволочный поляризатор , азимут которого совпадает (Л с азимутом одного из предьщущих поляризаторов , установлен под острым углом относительно первого введенного поляризатора

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Н 01 S 3/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИД=ТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТМЯМ

ПРИ ГКНТ, СССР . 1 (21) 3584352/18-25 (22) 21.04.83 (46) 23 ° 11.90. Бюл.. N 43 (71) Институт радиофизики и электроники АН УССР (72) Ю.Е.Каменев и Е.М.Кулешов (53) 621 ° 375.8(088.8) (56) Патент США У 3229223, кл. H Ol S 3/10, опублик. 1976.

Патент США У 4104598, кл, Н 01 S 3/10, опублик. 1978. (54) (57) СУБМИЛЛИИЕТРОВЫЙ ЛАЗЕР С

ВНУТРЕННЕИ АИИЛИТУДНОИ МОДУЛЯЦИЕИэ содержащий активную среду, источник накачки.и перестраиваемый резонатор, образованный отражающим элементом и проволочным решеточным поляризатором, отличающийся тем, что, с целью повышения выходной мощности модулированного лазерного из-. лучения, в него введены два дополниИзобретение. относится к устройствам со стимулированным излучением, а именно — к газовым лазерам и может найти применение для управления интенсивностью излучения лазеров, работающих B субмиллиметровом диапазоне.

В видимой и инфракрасной областях спектра имеются различные устройства позволякщие модулировать излучение.

Обычно это управляемые устройства, .которые помещаются внутри или вне резонатора. В субмиллиметровом диапазоне не существует достаточно эффек.тивных устройств, кроме того, из-за малого усиления активных сред субмилÄÄSUÄÄ 1127515 A 1

2 тельных проволочных поляризатора, последовательно расположенных вне phзонатора на его оси, один из которых, смежный с проволочным решеточным поляризатором резонатора, снабжен устройством продольного перемещения и установлен параллельно решеточному поляризатору резонатора с ортогональным азимутом на расстоянии от него

1, удовлетворяющем соотношению пс/2f, (1 (пс/2f< где f .и f — граничные частоты лал зерного, перехода; с — скорость света;

n — целое число, а второй введенный проволочный поляризатор,- азимут которого совпадает Е с азимутом одного из предыдущих поляризаторов, установлен под острым углом относительно первого введен- С, ного поляризатора.

)и

Риис лиметровых лазеров, введение каких- ЬФ либо устройств в резонатор вносит дополнительные потери, что приводит к Ql значительному снижению мощности лазерного излучения. СЛ

В оптическом диапазоне известно устройство с внутренней модуляцией лазерного излучения, состоящее из резонатора, содержащего призму, про-. пускающую излучение только с определенным направлением поляризации д, излучения, и электрооптический эле мент, при помощи .которого изменяют поляризацию проходящего через него излучения в зависимости от приложенного к нему напряжения. Такое уст1127515 ройство, из-за потерь в призме и электрооптическом элементе может работать только в лазерах с высоким усилением активной среды. Кроме того, в субмиллиметровом диапазоне нет ана5 логичных призм и электрооптических элементов.

Ближайшим по назначению и технической сущности к предлагаемому устройству является лазер с модулированной связью, работающий на длине волны 10,6 мкм.

Этот лазер содержит активн 1ю среду, íñòÎÂííê накачки и перестрваей 15 резонатор, образованный отражающим элементом и проволочным решеточным поляризатором. Устройство модуляции выполнено в виде электрооптического элемента, помещенного между активной 2О средой и одним из зеркал резонатора.

Приложение напряжения к электрооптическому элементу приводит к тому, что лазерное излучение, проходящее через кристалл, становится поляризованным 25 в направлении, ортогональном направлению проволок решеточного поляризатора. Выходное излучение лазера оказывается амплитудно-модулированным в соответствии с модулирующим напряже:нием, так как.уровень ортогонально поляризованного компонента на выходе из кристалла определяется амплитудой, модулирующего напряжения.

Существенным недостатком этого устройства является то, что оно ограничивает возможность получения максимальной модулированной выходной мощности лазера. Это связано с тем . что при введении электрооптического . 4О элемента в резонатор вносятся допол-... нительные потери. Кроме того, в настоящее время отсутствуют электрооп-: тические кристаллы работающих в широком частотном диапазоне, а именно в 45 субмиллиметровом диапазоне.

Цель изобретения — повышение выходной мощности модулированного лазерного излучения.

Поставленная цель достигается тем, что в субмиллиметровом лазере, с внутренней амплитудой модуляцией, содержащем активную среду, источник накачки и ерестраиваемый резонатор, образованный отражающим элементом и проволочным решеточным поляризатором, :, введены два дополнительных проволоч- . ных поляризатора, последовательно расположенных вне резонатора на его оси, один из которых, смежный с проволочным решеточным поляризатором резонатора, снабжен устроиством продольЬ ного перемещения, и установлены параллельно решеточному поляризатору резонатора с ортогональным азимутом на расстоянии от него 1, удовлетворяющем соотношению

nc/2f (1 nc/2f где f, и f — граничные частоты лазерногб перехода; с — скорость света;

n - целое число, а второй введенный проволочный поляризатор, азимут которого совпадает с азимутом одного из предыдущих поляризаторов, установлен под острым уг-. лом относительно первого введенного поляризатора.

Устройство субмиллиметрового лазе-. ра с внутренней амплитудной модуляцией поясняется чертежом. Он содержит активную среду 1, источник 2 накачки, отражающий элемент 3, проволочный поляризатор 4, дополнительные проволочные поляризаторы 5 и 6, уст- ройство 7 для сканирования длины резонатора, источник 8 модулирующего напряжения, устройство 9 для перемещения поляризатора.

Работа устройства основана на явлении конкуренции в лазере двух ортогонально поляризованнйх мод, которое заключается в том, что две основные близлежащие по длине резонатора ортогонально поляризованные моды не могут возбуждаться одновременно, а при незначительном изменении электричес-: кой длины резонатора происходит резкий срыв генерации одной моды и возбуждение другой.

Устройство работает следующим образом.

Источник 2 накачки возбуждает ак-. тивную среду 1, в котброй возникает излучение в пределах ширины лазерного перехода Qf. Лазер при этом настраивают на частоту, близкую к частоте f, соответствующей центральной частоте лазерного перехода и имеющей поляризацию, параллельную проволокам поляризатора 4. Модулируя электрическую длину резонатора путем перемещения вдоль оси лазера отражающего элемента 3 при помощи устройства 7 и его

1 источника 8 модулирующего напряжения и одновременно устанавливая поляриза11275 тор 5 с помощью устройства 9 для его с перемещения (в пределах n -†-- - а1 а

О

0! у !

Техред Л.Олийнык Корректор Н.Ревская

Редактор Л,Письман Заказ 4343 Тираж 395 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент"., г.ужгород, ул. Гагарина, 101

/ с 5 с n- — ) используя явление конкурен2й ции мод добиваются 1(OX модуляции сигнала, прошедшего через дополниельный поляризатор 6. При этом лазер будет излучать попеременно две ортогонально поляризованные моды с частотой, равной частоте модулирующего напряжения источника 8. Излучае15 6 мая модулированная мода с поляриза-, цией, параллельной проволокам поляризатора 6, будет отражаться от него, а излучаемая модулированная мода с поляризацией, ортогональной проволокам поляризатора б, будет проходить через этот поляризатор

При этом в режиме конкуренции мод для получения 100_#_-ной модуляции ла-. зерного излучения длину резонатора достаточно изменять на нескоаько микрон.