Способ селекции частот излучения лазера

 

СПОСОБ СЕЛЕКЦИИ ЧАСТОТ ИЗЛУЧЕНИЯ ЛАЗЕРА е й^^плитyднo анизотропным резонатором, вкл'ючающий . создание .фазовой анизотропии в активной среде лазера и компенсацию фаэовой анизотропии для излучения выделяемой, частоты, отличающийся' тем, что, с целью уменьшения потерь в лазерах с молекулярными активными средами, через актив- 'йую среду лазера пропускают анизотропное по поляризации излучение, причем ,угол между главныкт направлениями анизотропии излучения ,и анизотропии резонатора отличен от О и 90".§(ЛыiCO елсо00

;, SU „„795380

СОЮЗ СОВЕТ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК цд) Н 01 5 3/098

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ а е.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21). 2773597/18-25 (22) 16,04.79 (46) 30.08.83. Бюл.932 (.72) A.II. Войтович, В.С. Калинов и В,И. Сардыко (71) Ордена Трудового Красного Знамени институт физики лН Белорус-; скбй CCP (53) 621.375.8(088.8) (56) 1. Троицкий П.В. и др. Тонкий рассеивающий слой в поле стоячей волны оптических частот и его использование для селекции мод оптического резонатора. "Оптика и спектроскопия.Т.25, 1968, с.462.

2. Войтович А.П. и др. Фазовополяризационные методы управления

:1частотным спектром генерируемого

".излучения. "Квантовая электроника". ,Т.4,. 1977, с.42(прототип). (54)(57) СПОСОБ СЕЛЕКЦИИ ЧАСТОТ

ИЗЛУЧЕНИЯ ЛАЗЕРА.с аМплитудно анизотропным резонатором, включающий . создание фаэовой аниэотропии в активной среде лазера и компенсацию фаэовой анизотропии для излучения выделяемой частоты, о т л и ч а юв и и с я тем, что, с целью уменьшения потерь в лазерах с молекулярными активнымн средами, через актив» ную среду лазера пропускают анизотропное по поляриэации излучение, причем, угол. между главными направлениями аниэотропии излучения и анизотропии резонатора отличен от

0 и 90

795380

1 2

Изобретение относится к ооластн анизотропин излучения и анизотропии квантовой электроники, в частности резонатора отличен от 0 и 90 . может быть использовано для сужения Вследствие пропускаиия через акспектра -генерации и селекции частот тивную среду аннзотропного излучения возникает различие в коэффициентах .

Известен способ управления частот- 5 усиления активной среды для волн разным спектром лазера, основанный на личной поляризации. Различие в коэффисоэдании различных потерь для раз- циентах усиления приводит в силу дисных типов колебаний путем внесения персионных соотношений к неодинаковым в резонатор пластинки из прозрач- фаэовым набегам в среде для волн с ного материала, одна поверхность 1О различными поляризациями. При этом которой просветлена, а вторая покры- возникающая разность набегов фаз та тонким поглощающим или рассеи- (фазовая анизотропня )обладает час- с вающим слоем1 оптическая толщина, тотной зависимостью в области усилекоторого значительно (например, в де ния. Это позволяет сделать минимальсятки раэ ) меньше длины волйы (1 J, 5 ными оптические потери лазера в за-, Однако указанный способ обладает данном спектральном диапазоне и осу"

:существенными недостатками: частот- ществить тем самым селекцию генериру. ный спектр излучения сильно зависит емых частот в этом диапазоне с .помо .От положения пластинки в резонаторе, щью помещенных в резонатор амплитудимеет большие потери и неприменим но анизотропного элемента и элемента к лазерам бегущей волны, при ста-, . с фаэовой анизотропией, не зависящей

4 20 билвэации частоты необходимо ста- или слабо зависящей .от частоты и комбилиэировать в равной мере как on- пенсирующей в области селектируемых тическую длину. резонатора, так и, .частот фаэовую анизотропию активной

: .положение пленки, что вносит. дополни- ..среды. тельные трудности.

Возможны следующие варианты осуИэвестен способ селекции частот, ществления спосбба. излучения лазера с амплитудно анизо- - В качестве .аниэотропного цо поляри. тропным резонатором, включающий. соэ- зации излучения можно использовать . .. дание фазовой аниэотропии в активной излучение накачки. Данный вариант. среде лазера и компенсацию фазовой ЗО применим для лазеров с оптической наанизотропии для излучения выделяемой качкой. На фиг.1 представлена схема частоты. Для этого в активной среде осуществления способа для лазера лазера с амплитудно, анизотропньщ на красителе, где 1 - излучение яа»

Резонатором индуцируют с помощью эеоа, 1I.- излучение накачки, зеркала внешнего продольного или поперечного 35 резонатора 1,2, кювета 3 с активным, ..магнитного поля фазовую анизотропию, :веществом с окошками под углом Врюс- зависящую от частоты в пределах кон- тера, источник накачки 4,- поворотное тура усиления, я компенсируют фазовую зеркало 5. В схеме используется npo" айиэотропию для излучения частоты, . дольный .вариант накачки. Излучение навыделяемой из спектра генерации, 40 качки (луч И1 имеет циркулярную или с помощью установленного в резонатор линейную поляризацию, причем.в пос- элемента., изменяющего величину фа- леднем случае электрический. вектор вовой анизотропии 52 1. волны составляет некоторый угол с

Одйако известный способ не поэ- направлением максимального пропуска .

Воляет осуществлять селекцию час- 45 ния поляризатора, роль которого мо-, тот излучения лазеров с молекуляр-,гут выполнять окошки кюветы; распоными активныйи средаМи, работающих .ложенные под углом Брюстера, . на колебательно-Вращательных пе- При такой накачке создается раэреХодах или обладающих широкими кон-, ность коэффициентов .усиления в активм и турами усиления, так как эффект Bee-. 150 ной реде для циркулярно противоп л а а, а следовательно, и резонансные Hî полярйзованных волн или для волн, эффекты Фарадея и .Коттон- Мутона в плоскость поляризации которых парал-. этих средах .слабо проявляются. — лельна и перпендикулярна плоскости целью изобретения является умень-,, поляриэации излучения накачки. жение потерь в лазерах с молекулярны- Способ та также можно осуществить

1 ми:Йктивнымй средами.., ЩИбвечиванием активной среды поляцель достигается тем, что по спосо-, ризованным излучением, резонансным уровнями активной

°, бу селекции частот излучения лазера, .с переходом между уровням с амплитудно анизотропным резонатором,: среды, один иэ которых является ла включающему создание фазовой аниэотро- . верным..В этсм варианте Используются пии, s активной среде лазера и комц- 60 связанные переходы. две возможные аацйю фаэовой аниэотроции для-иэлуче- схемы связанных переходов, иа котовить предлагаемый иия выделяемой частоты",через актив-., рых можно осуществить предл и н иуЮ .Среду.gаэepа пyопycкают анизотроп- способ., изображены на Фиг 2 ое по,поляризации излучение, .причем уровни лазерного перехода 1 и 2-, иг., где ,угол щдц у главными направлениями 65 уровень 3 пеРехода, связанного с 795380 лазерным, 1 — лазерный переход, . 2 поворачивает плоскость поляризации

II - связанный переход. излучения на угол 22,5о, а элемент

При прохождении через активную., Фарадея 3 поворачивает плоскость посреду излучения 11, Реэонансного ляризации излучения на - 22,5 с переходом между уровнями 1 и. 3 :,Здесь создается циркулярно-фазовая (см.фиг,.2а) или уровнями 2 и 3 . 5 анизотропия для встречного луча, на(см.фиг.2б),изменяется населенность правление линейной поляризации котообщего для двух переходов (уровня рого совпадает с направлением макси1 на фиг,2а или уровня 2 на фиг.2б ) мального пропускания поляризатора.

Резонансное излучение П поляризо- Используя Физические основы предвано, поэтому усиление активной .сре- fo лагаемого способа, селекцию частот ды на переходе между уровнями 1, излучения можно осуществить путем и 2 имеет различную величину для ориентации частиц активной среды волн с разными поляризациями. В слу- квантового генератора. Ориентацию чае,,представленном на Фиг.2а, излу- можно осуществить в том случае, если чение П увеличивает также общую g. свойства частицы не обладают сфери. инверсию между уровнями 1 и 2 и тем ческой симметрией. Если частицы аксаьым суммарный коэффициент усиле- . тивной среды (например, молекулы кра- . ния, что должно приводить к увели- сытая ) сферически несимметричны, чению мощности генерации. то преимущественную ориентацию можно

Предлагаемый способ может быть осуществлять эа счет направленного

/ осуществлен в кольцевом лазере,. движения красителя, когда молекулы

В этом случае анизотропным по поля- ориентируются в потоке. ризации излучением является один из лучей кольцевого квантового геиера- ВследСтвие ориентации при изотора, который создает анизотропный тропной по поляризации накачке созпо поляризации коэффициент усиления дается разность коэффициентов усиледля встречного луча, поляризация- ния для волны с поляризацией вдоль

КотоРОго отличается от поляризации .преимущественной ориентации частиц первого луча, Одна из схем осущест- и для волны с поляризацией, перпенвления способа показана на фиг.3 где :дикулярной ориейтации частиц актив-, .активные элементы 1, элемент Фара- ЗО иой среды. дея 2, пластинка Я/2. 3, зеркала ре- . .зонатора 4, поворотные зеркала .. Ориентацию также можно осущест. 5 и 6, приемник излучения 7, осцилло-,вить, используя внешние поля. граф 8, активный элемент 9 с окоы-. Пример. Способ осуществлен ками под углом Брюстера.,, 35 в лабораторных условиях для случая 1.

Встречные лучи в лазере в этом . В качестве излучения, создающего раз,случае имеют линейные поляризации, личие в коэффициентах усиления для причем поляризация одного луча Х волн различной поляризации, испол» совпадает с направлением максвмаяь- зуют излучение рубинового лазера, . ного дропускания поляризатора, а 4g который применяют для накачки лазера поляризация встрЕчного луча П на» на:красителе; Рубиновый лазер накачпраВЛена под некоторым углом к на " . ки работает в режиме модулированной правлению максимального пропускаиия добротности. Схема эксперимента ана поляризатора. Луч 11 создает разиост» логична схеме, изображенной на Ф 1г.1. коэффициентов усиления для волны с . 4 совета с красителем имела окошки," поляризацией, совпадающей с направ- Расположенные под углом Брюстера, лением поляризации луча ц и для вол- которые выполняют роль поляризатора. ны, поляризация которой повернута - В качестве активной среды используют на 90 относительно этого направ- ... краситель 1,3,3 1, 3, 3 - гексаметил-4,5;4, 5 - дибензо- 2,2 -индо. о .дикарбоцианин перхлорат, растворенИожно также использовать луч П . ный в этиловом спирте. Йзлучение с круговой поляризацией для созда- . лазера на красителе регистрируется ния разности коэффициентов усиления на фотопластинке с помощью спектродля волн с ортогональными круговыми графа ДФС-13. Изменение распределеполяризациями встречного луча й...; 55 ния энергии генерируемого излучения

В этом случае используют схему, прад .по спектру наблюдается лишь в слуставленную на фиг.4, где 1. - плас-, чае, когда угол между главными тинка, Я/4, 2,3 — элементы capapeig направлениями анизотропии излучения

4 - поляризатор 5 - зеркала реэойа- . ;и анизотропии резонатора изменяют f о тора.; 6.- активные элементы. Поля- 60. :от 30 до 70 через каждые пять градуриэатор 4 ориентирован под углом 22,5, сов.Это изменени выражается в умень-г относительно плоскости резонатора., ; шении интенсивнвсти центральных час-

Обе пластинки 1 ориентированы .одм- тот генерируемого спектра. Распренаково под нулевым углом относительно деление .энергии по спектру излучения плоскости резонатоРа. Элемент Фарадеяд более равномерное, чем в случае, ког795380

A. да угол между главными направлениями анизотропии излучения и анизотропией.резонатора равен 0 или 90 . ! Использование способа позволяет осуществить фазово-поляриэационными методами (испольэуищими резонансную фаэовую аниэотропию активной среды ) селекцию с малыми потерями и пере стройку спектра излучения лазеров с.активными средами, в которых по каким-либо причинам нельзя создать фазовую аниэотропию эа счет расщепления контура усиления на несколько компонент с помо@ью внешних магнитных полей, Способ может использоваться для любых лазеров, но особенно он эффективен для квантовых генерато5 ров с такими,активными средами, для которых эффекты Эеемана и Штарка имеют малую величину. В способе не.используется расщепление контура усиления, что позволяет увеличить

1О 1эффективность сужения спектра излу чения фаэово-поляризационными методами °

795380

Составитель П. Тщании

Редактор О. Юркова Техред В.Далекорей Корректор И.Эрдейи

Заказ 8038/2 : Тираж 590 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Ю4Ф

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4