Лазер

 

Изобретение относится к лазерной технике и может быть использовано в лазерных системах, для которых необходима защита от обратно рассеянного излучения. Цель изобретения - стабилизация выходных параметров лазера путем повышения степени невзаимной разведки лазера от обратного рассеянного излучения и расширение класса веществ для ячейки Фарадея. Лазер содержит активную среду 1, первый поляризатор 2, ячейку 3 Фарадея и второй поляризатор 4. Резонатор лазера образован глухими зеркалами 5, 6. Одна из граней поляризатора 4 служит выходом лазера. 1 з. п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к лазерной технике и может быть использовано в лазерных системах для прецезионных измерений, в мощных лазерных системах с усилителями, использующими обращение волнового фронта лазерного излучения, в волоконной оптике и там, где необходимо избавлять лазер от обратного рассеяния, т.е. от света, отраженного от других элементов оптической системы. Целью изобретения является стабилизация выходных параметров лазера путем повышения степени невзаимной развязки лазера от обратного рассеянного излучения и расширение класса веществ для ячейки Фарадея, а также повышение КПД лазера. На чертеже схематически показан предлагаемый лазер. Лазер содержит активную среду 1 с системой накачки, поляризатор 2, ячейку 3 Фарадея и поляризатор 4 с двумя ортогональными по поляризации выходами. Результат лазера образован с глухими зеркалами 5 и 6. В качестве поляризатора 2 может быть использована, например, призма Глана-Фуко, в качестве поляризатора 4 двухлучевая призма Рошона или Волластона, на выходе которых имеются две взаимно перпендикулярные линейно-поляризованные компоненты исходного луча. В конкретном варианте в качестве активной среды 1 может быть использована трубка гелий-неонового лазера длиной 0,5 м, для которой оптимальный коэффициент отражения выходного зеркала 0,99. Стержень ячейки 3 Фарадея может быть выполнен из плавленого кварца. Угол вращения вектора поляризатора такой ячейки Фарадея 3^о. Лазер работает следующим образом. При достижении за счет накачки в активной среде 1 порога генерации в резонаторе возникает оптическое излучение. После прохождения оптическим излучением поляризатора 2 поляризация излучения принимает направление, совпадающее с направлением плоскости поляризатора 2. Далее, после прохождения ячейки 3 Фарадея поляризация излучения поворачивается на угол β, например, по часовой стрелке, и излучение поступает на двухлучевую поляризационную призму 4, плоскость поляризации которой составляет угол Θ_о с плоскостью поляризации поляризатора 2. При этом исходное излучение расщепляется на две взаимно перпендикулярные линейно-поляризованные части, одна из которых является выходом лазера и интенсивность излучения в которой пропорциональна cos²(Θ_o β). Другая часть излучения с ортогональной поляризацией направляется на зеркало 5. Интенсивность излучения этой части пропорциональна sin²(Θ_o β). При обратном прохождении этой части излучения, отраженной от зеркала 5 и прошедшей без изменения мощности поляризатор 4 через фарадеевскую ячейку 31 ее поляризация поворачивается также по часовой стрелке на угол β. Выходное излучение лазера отразившись от какой-либо поверхности оптической системы, потребляющей излучение предлагаемого лазера, возвращается к выходной грани поляризационной призмы, служащей выходом лазера в общем случае с измененной поляризацией. После прохождения этого излучения через ячейку 3 поляризация повернется по часовой стрелке на угол β и для его задержки в первом поляризаторе 2 необходимо выполнение условия Θ_o + β π/2. При этом же условии излучение, отразившись от зеркала 5 и прошедшее в обратном направлении поляризатор 4 и ячейку 3, будет иметь поляризацию, параллельную плоскости поляризации первого поляризатора 2, и поэтому полностью попадает в активную среду 1 и участвует в генерации излучения лазера. Таким образом, при выборе угла β, удовлетворяющего усло- вию Θ_o= β предлагаемая схема лазера обеспечивает полную развязку лазера от обратно рассеянного излучения без введения дополнительных (паразитных) потерь. Для более полного использования энергии, запасенной в активной среде 1, целесообразно угол β выбирать из оптимального коэффициента R_o обратной связи для резонатора лазера, определяемого типом активном среды Выходное излучение лазера пpопорционально cos(Θ_o β). Оптимальный коэффициент R_o равен R_o cos²2 β, откуда следует, что при заданном R_o необходимый угол β вращения вектора поляризации ячейкой 3 Фарадея составляет β arccos Например, если в качестве активной среды 1 выбрать трубку Не-Ne лазера, то оптимальный коэффициент R_o составляет 0,99, и в этом случае необходимый для работы предлагаемого устройства угол β ячейки 3 Фарадея составля- ет β arccos 3° Ячейку 3 Фарадея с таким малым углом вращения легко изготовить из магнитооптического материала с малой константой Верде, но обладающего очень хорошими оптическими свойствами (малым оптическим поглощением и малой неоднородностью), что обеспечивает повышение степени невзаимной развязки лазера от обратного рассеяния и увеличивает оптическую стойкость элементов лазера.

Формула изобретения

1. ЛАЗЕР, содержащий резонатор с глухим зеркалом и активной средой, а также ячейку Фарадея, установленную между первым и вторым поляризатором, при этом второй поляризатор выполнен в виде поляризационного расщепителя и ориентирован относительно первого поляризатора так, что одна из его плоскостей поляризации повернута относительно плоскости поляризации первого поляризатора на угол где β - угол вращения вектора поляризации ячейкой Фарадея, отличающийся тем, что, с целью стабилизации выходных параметров лазера путем повышения степени невзаимной развязки лазера от обратного рассеянного излучения и расширения класса веществ для ячейки Фарадея, в него введено второе глухое зеркало, ячейки Фарадея с поляризаторами расположена в резонаторе лазера между активной средой и вторым глухим зеркалом, а второе зеркало установлено на выходе второго поляризатора нормально к лучу, плоскость поляризации которого составляет угол b с плоскостью поляризации первого поляризатора. 2. Лазер по п.1, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД лазера, ячейка Фарадея выполнена с углом вращения вектора поляризации b, удовлетворяющим условию где R₀ - оптимальный коэффициент обратной связи для резонатора лазера.

РИСУНКИ

Рисунок 1

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 8-2000

Извещение опубликовано: 20.03.2000        

---