Лазер с управляемой поляризацией излучения

 

Лазер с управляемой поляризацией излучения, содержащий оптический резонатор, образованный двумя плоскими зеркалами, внутри которого последовательно расположены изотропный активный элемент, поляризатор, вклю-. чающий раздвоитель луча и управляющий элемент, отличающийся тем, что, с целью плавного изменения степени поляризации лазера и повышения КПД, раздвоитель выполнен в виде плоскопараллельной двоякопреломляющей пластины с ориентацией оптической оси под углом к оси резонатора, обеспечивающей раздвоение луча на величину его диаметра, а в качестве управляющего элемента использована перемещающаяся диафрагма, установленная между раздвоителем и зеркалом с возможностью перемещения в направлении , перпендикулярном оси резонатора, (П при этом размер диафрагмы не превышает ,поперечных размеров активного элемента.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3372878/24-25 (22) 24. 12. 81 (46) 15.11.85. Бюл. Ф 42 (71) Ордена Трудового Красного Знамени институт радиофизики и электроники АН УССР (72) Ю.А. Нестриженко и В.В. Пожар (53) 621.375.8(088.8) (56) 1. Велостоцкий Б.P. и др. Основы лазерной техники. Сов. Радио, 1972, гл. 1.

2. Авторское свидетельство СССР

В 291644, кл. Н 01 S„3/10, 24.05.72 (54) ЛАЗЕР С УПРАВЛЯЕМОЙ ПОЛЯРИЗАЦИЕЙ ИЗЛУЧЕНИЯ. (57) Лазер с управляемой поляризацией излучения, содержащий оптический резонатор, образованный двумя плоскими зеркалами, внутри которого последовательно расположены иэотропный активный элемент, поляризатор, вклю-, чающий раздвоитель луча и управляющий элемент, отличающийся тем, что, с целью плавного изменения степени поляризации лазера и повышения КПД, раздвоитель выполнен в виде плоскопараллельной двоякопреломляющей пластины с ориентацией оптической оси под углом к оси резонатора, обеспечивающей раздвоение луча на величину его диаметра, а в качестве управляющего элемента использована перемещающаяся диафрагма, установленная между раздвоителем и зеркалом с возможностью перемещения в направлении, перпендикулярном оси резонатора, при этом размер диафрагмы не превышает,поперечных размеров активного элемента.

1132763

Изобретение относится к устройствам со стимулированным излучением, а именно к лазерам с управляемой поляризацией излучения, и может быть. использовано в голографии, спектрос- 5 копии для эффективного преобразования частоты методами нелинейной оптики с целью расширения области генерации лазеров, осушествления модуляции и т.д.

В известных лазерах с поляризованным излучением поляризация осуществляется путем введения в резонатор лазера того или иного поляризатора и

его поворота вокруг оси резонатора.

Недостатком такого технического решения является раэъюстировка резонатора при повороте поляризатора и значительные потери, вносимые поляризатором в Резонатор лазера. 20

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является лазер с управляемой поляризацией излучения, состоящий из оптического резонатора, внутри которого размещены активный элемент и поляризатор. В качестве поляризатора использованы два идентичных раздвоителя луча, выполненные из одноосных оптически положительных или отрицательных кристаллов, а меж- ЗО ду ними установлены электрооптические управляющие элементы. Эти элементы ориентированы один относительно другого таким образом, что один из них раскладывает неполяризованное излучение лазера на две параллельные компоненты с взаимно перпендикулярными направлениями колебаний электрического вектора в них, а другой либо выводит поляризованные компоненты из резонатора лазера (если напряжение на электрооптических управляющих элементах, через которые проходят лучи, отсутствует), либо смешивает их (если к управляющим элементам приложено полуволновое напряжение), и на выходе устройства снова образуется неполяризованное излучение.

Недостатком известного устройст.:ва является невозможность плавного изменения величины степени поляризации генерируемого излучения лазера, а наличие в резонаторе большого количества сложных оптических элементов вносит значительные потери для генерируемого излучения, уменьшающих КПД лазера. Кроме того, это устройство сложно в конструктивном исполнении, изготовлении и управлении (особенно при необходимости переюстировки).

Целью изобретения является плавное изменение степени поляризации лазера и повышение КПД.

Эта цель достигается тем, что в лазере с управляемой поляризацией излучения, содержащем оптический резонатор, образованный двумя плоскими зеркалами, внутри которого расположены изотропный активный элемент, поляризатор, включающий раздвоитель луча и управляющий элемент, раздвоитель выполнен в виде плоскопараллельной двоякопреломляющей пластины с ориентацией оптической оси под углом к оси резонатора, обеспечивающей раздвоение луча на величину его диаметра, а в качестве управляющего элемента использована перемещающаяся диафрагма, установленная между раздвоителем и зеркалом с возможностью перемещения в направлении, перпендикулярном оси резонатора, при этом размер диафрагмы не превышает поперечных размеров активного элемента.

На фиг. 1 дана схема хода лучей лазера, когда диафрагма открыта только для излучения с вертикальным направлением колебаний электрического вектора; на фиг. 2 — то же, когда диафрагма открыта только для излучения с горизонтальным направлением колебаний электрического вектора; на фиг. 3 — то же, когда диафрагма установлена в одном из промежуточных положений и пропускает одновременно излучение с взаимно перпендикулярными направлениями колебаний электрического вектора в них.

На схеме обозначены зеркала 1 и 2 резонатора, активный элемент 3, двоякопреломляющая пластина 4, перемещающая диафрагма 5, отражающее зеркало 5, луч 6 с вертикальным направле, нием колебания электрического вектора и луч 7 с горизонтальным направлением электрического вектора.

Лазер работает следующим образом.

При накачке активного вещества лазер излучает поляризованный свет с вертикальным направлением колебаний электрического вектора, если диафрагма 5 полностью открыта для луча 6 с такой поляризацией, так как только этот л ч, вышедший из плоскоРедактор Л.Утехина

Техред Л.Микеш

Корректор Е. Сирохман .3.

Заказ 7026/3 Тираж 637 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

3 1132 параллельной пластины, отразится зеркалом 2, возвратится в активный элемент 3, усилится в нем и частично выйдет через зеркало 1. Часть света, отраженная зеркалом 1, вновь усиливается активным элементов 3, и этот процесс многократно повторяется. При этом выходная энергия лазера с поляризованным излучением не изменяется по сравнению со случаем отсутствия 10 диафрагма, т.е. когда генерируется неполяриэованное излучение.

Аналогично работает устройство при установлении диафрагмы во второе крайнее положение (фиг. 2), ког- 15 да диафрагма выделяет лишь излучение с горизонтальным направлением колебаний вектора электрического поля.

Рассмотрим случай, когда диафрагма 5 установлена в промежуточное положение (фиг. 3). При накачке активного вещества лазер излучает частично поляризованный свет, так как диафрагма

763 4 пропускает лучи с обеими поляризациями, вышедшие из плоскопараллельной пластины 4, которые отражаются зеркалом.

2, возвращаются в активный элемент 3, усиливаются в нем и частично выходят через зеркало 1. Причем величина степени поляризации излучения лазера и преимущественное направление колебаний вектора электрического поля зависят от положения диафрагмы.

Если диафрагма установлена так, что пропускает половину луча с вертикальной поляризацией и половину — с горизонтальной, то на выходе генерируется неполяризованное излучение.

Таким образом, рассмотренный лазер с управляемой поляризацией излучения позволяет плавно изменять сте» пень поляризации выходящего излучения, а поскольку внутри резонатора отсутствуют элементы, вносящие оптические потери, такой лазер. обладает более высоким КПД по сравнению с прототипом.