Лазер с управляемым спектром генерации
Использование: при создании лазеров с управляемым спектром генерации с расширенным диапазоном перестройки и увеличенным контрастом отдельных спектральных линий. Сущность изобретения: устройство накачки активной среды лазера содержит лазер накачки, систему поворотных отражающих элементов, линзу накачки и активную среду. Углы поворота каждого из отражающих элементов поворотной системы вокруг двух взаимно перпендикулярных осей и расстояние между линзой накачки и накачиваемой активной средой выбраны в соответствии с требуемым спектром генерации лазера и нужным отношением интенсивностей компонентов спектра генерации. Кроме того, линза накачки может быть выполнена в виде независимо устанавливаемых линз, а отражающие элементы - в виде вогнутых зеркал, имеющих дополнительную степень свободы - поступательное движение. 1 з.п. ф-лы. 1 ил.
Изобретение относится к лазерной технике, в частности к лазерам с перестраиваемым спектром генерации. Устройство накачки известного лазера на красителе содержит лазер накачки и линзу. Расстояние между активной средой и линзой накачки равно ее фокусному расстоянию. Однако устройство накачки позволяет накачивать только один участок активной среды и не позволяет управлять распределением мощности излучения накачки по активной среде. Следовательно, применение такого устройства, например, в лазере с управляемым спектром генерации приведет к тому, что этот лазер будет генерировать излучение только одной длины волны. Известен лазер с управляемым спектром генерации, в котором полихроматическая активная среда для генерации широкого спектра излучения на различных длинах волн накачивается лазером накачки через собирающую линзу одновременно только на нескольких полихроматических участках. Управление спектром генерации производится или смещением лазера накачки, или смещением активной среды. Такой лазер и его перестройка сложны, спектральный диапазон перестройки ограничен. Кроме того, практически невозможно управлять относительным контрастом различных спектральных участков генерируемого излучения. Цель изобретения - упрощение лазера, расширение спектрального диапазона перестройки длины волны генерации лазера и управления относительной мощностью генерации на различных длинах волн. Поставленная цель достигается тем, что в известном лазере с полихроматической активной средой и внутрирезонаторным дисперсионным элементом, содержащем лазер накачки и линзу накачки, в соответствии с изобретением между лазером накачки и линзой расположена система поворотных отражающих элементов, количество которых равно числу длин волн в спектре генерации, каждый из отражающих элементов поворотной системы допускает независимый поворот отражающего элемента вокруг двух взаимно перпендикулярных осей, одна из которых параллельна направлению линейной дисперсии дисперсионного элемента. Углы поворота отражающих элементов вокруг одной из осей обеспечивают изменение длины волны генерации, а углы поворота вокруг другой оси выбраны так, чтобы обеспечить требуемое соотношение мощностей излучения, генерируемых каждым из накачиваемых участков активной среды. Отражающие элементы поворотной системы могут быть выполнены также в виде вогнутых зеркал, допускающих кроме поворотов поступательное перемещение. На чертеже изображена принципиальная схема предлагаемого устройства. Устройство содержит лазер 1 накачки, систему 2 поворотных отражающих элементов и линзу 3 накачки. Углы наклона каждого из поворотных отражающих элементов системы 2 вокруг двух взаимно перпендикулярных осей и расстояние между линзой 3 накачки и накачиваемой активной средой 4 выбраны в соответствии с требуемым спектром генерации накачиваемого лазера и требуемым отношением интенсивностей компонентов спектра генерации. Кроме того, в резонаторе лазера установлены дисперсионный элемент 5, первый 6 и второй 7 ахроматический объекты и полупрозрачное резонаторное зеркало 8. Применение в качестве линзы накачки набора независимо устанавливаемых линз позволяет независимо управлять размерами накачиваемых участков активной среды. Отражающие элементы поворотной системы могут быть выполнены, например, в виде диэлектрических или металлических зеркал или призм, а также в виде плоских, вогнутых сферических или цилиндрических зеркал. Элементы для крепления отражающих элементов поворотной системы, допускающие поворот вокруг двух взаимно перпендикулярных осей, а если зеркала не плоские, то и поступательное перемещение, а также устройство крепления линзы накачки могут быть выполнены аналогично известным устройствам крепления оптических элементов. В качестве лазера накачки могут быть использованы любые известные импульсные лазеры, применяемые для накачки активных сред, например эксимерные, азотные, твердотельные, лазеры на парах меди. Устройство работает следующим образом. Исходный пучок света, излучаемый лазером 1 накачки, с помощью системы поворотных отражающих элементов разделяется на несколько пучков. Каждый из них под своим углом направляется на линзу 3 накачки, фокусирующую излучение на активную среду. Количество отражающих элементов равно числу требуемых длин волн генерации или генерируемых участков сплошного спектра. Угол наклона каждого из отражающих элементов по отношению к оптической оси лазера накачки выбирают так, чтобы накачивать те участки активной среды, которые генерируют излучение на требуемых длинах волн. Поскольку ширина линий генерации лазеров с управляемым спектром генерации на основе полихромной активной среды зависит от размера (в направлении дисперсии внутрирезонаторного дисперсионного элемента) накачиваемого участка активной среды, то, изменяя положение линзы или набора линз или расстояние между отражающими элементами и активной средой, можно также управлять шириной линий генерации. Причем шириной каждой из генерируемых линий можно управлять независимо. Когда в качестве отражающих элементов поворотной системы используются вогнутые сферические зеркала, излучение накачки из-за наличия астигматизма фокусируется на поверхности активной среды в виде полосок, параллельных оптической оси накачиваемого лазера. В этом случае цилиндрическая линза 3 позволяет изменять размер накачиваемого участка активной среды в направлении, параллельном оптической оси накачиваемого лазера. Использование предлагаемого лазера позволяет изменять распределение мощности накачки по активной среде лазера с управляемым спектром генерации и тем самым увеличить число одновременно генерируемых линий и независимо управлять их интенсивностью и положением в спектре.
Формула изобретения
1. ЛАЗЕР С УПРАВЛЯЕМЫМ СПЕКТРОМ ГЕНЕРАЦИИ, содержащий резонатор и расположенные в нем дисперсионный элемент, полихроматическую активную среду, протяженную в направлении, перпендикулярном оптической оси и совпадающем с направлением линейной дисперсии дисперсионного элемента, два ахроматизированных объектива, первый из которых расположен между дисперсионным элементом и активной средой на расстоянии от активной среды, равном его фокусному расстоянию, а второй - по другую сторону от активной среды, и полупрозрачное резонаторное зеркало, а также устройство лазерной накачки активной среды, содержащее лазер накачки и линзу, отличающийся тем, что, с целью упрощения лазера, расширения спектрального диапазона перестройки, длины волны генерации лазера и управления относительной мощностью генерации на различных длинах волн, устройство лазерной накачки выполнено в виде установленной между лазером накачки и собирающей линзой системы поворотных отражающих элементов, общая апертура которых соответствует поперечному сечению пучка лазера накачки, а количество равно числу длин волн в спектре генерации, собирающая линза выполнена с фокусным расстоянием f и расположена от активной среды на расстоянии
где 
- ширина линий генерации, а - размер проекции каждого отражающего элемента на главную плоскость линзы, D1 - линейная дисперсия внутрирезонаторного элемента в плоскости активной среды, причем каждый из отражающих элементов поворотной системы выполнен с возможностью поворота вокруг двух взаимно перпендикулярных осей, одна из которых параллельна направлению линейной дисперсии дисперсионного элемента. 2. Лазер по п.1, отличающийся тем, что отражающие элементы выполнены в виде выпуклых зеркал с возможностью возвратно поступательного перемещения по направлению к активной среде.РИСУНКИ
Рисунок 1MM4A 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: 31-2000
Извещение опубликовано: 10.11.2000
