Лазер с модулированной добротностью

Авторы патента:

H01S3/117 - с использованием акустооптического прибора

ЛЛЗЕРС МОДУЛИРОВАННОЙ ДОБРОТНОСТЬЮ, включающий резонатор с расположенными внутри него активным элементом, акустическим модулятором, состоящим из вибратора и управляющего элемента из фотоупругого материала, О'Т- личающийся тем, что, с целью селекции поперечных колебаний, управляющий элемент выполнен .в виде цилиндрического стержня, боковая поверхность которого находится в акустическом контакте с внутренней поверхностькз цилиндрического вибратора, причем ось модулятора совпадает с оптической осью резонатора.

(1) Н 01 Б 3/«7

ОЛЙСАНЙЕ ЙЗОБРЕТЕИЙЯ ф

4ь

СЛ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ по иэои агниям и атнрьгиям

ПРИ ГКНТ OGCP (21) 2588479/25 (22) 06. 03. 78 (46) 07.04.92. Бюл. М 13 (71) Ордена Трудового Красного Знамени институт физики АН СССР (72) В.Н. Белый, Я.Г. Поветьев, А.Г. Хаткевич и П.А.Шипай (53) 621.375.8(088.8) (56) 1. Иикаэлян А.П. и др. ОКГ на твердом теле. и., "Советское радио", 1967.

2. Патент CUlA N 3566303, кл. 331-94,5, 1971.

Изобретение относится к квантовой

l электронике и может быть использова" но в научных исследованиях, а также в машиностроительной, приборостроительной и электронной промышленности, например, для обработки материалов и при определении химического состава вещества. .Известны оптические квантовые re" нераторы (ОКГ) с модулированной добротностью, модуляция излучения которых осуществляется благодаря наличию в резонаторе механических модуляторов, фо-, тотропных веществ, а также электроили магнитооптических затворов 1 .

Недостатки известных ОГК заключаются в тем, что механические устройства; например вращаацийся непрозрачный диск с отверстиями, установленный в фокусе телескопичесной системы, явЯЦ„„841975 А 1

2 (5" ) (57) ЛАЗЕР С МОДУЛИ РО ВАННОЙ ДО БРОТ HGCTb6, включающий резонатор с расположенными внутри него активным элементом, акустическим модулятором, состоящим из вибратора и управляющего элемента из фотоупругого материала, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью селекции поперечных колебаний, управляющий элемент выполнен в виде цилиндрического стержня, боковая поверхность которого находится в акустическом контакте с внутренней поверхностью ци" линдрического вибратора, причем ось модулятора совпадает с оптической осью резонатора. ляются динамическими. Электро- или . магнитооптические затворы обеспечивают модуляцию только поляризованного излучения генерации, при этом для пи" тания управляющих элементов требуются достаточно высокое напряжение или большие токи.

Кроме того, фототропные затворы работают на фиксированных длинах вели, вследствие чего для каждого типа ОКГ необходимо подбирать подходящие фототропные вещества, которые не всегда имеются.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является лазер с модулированной добротностью, включающий резонатор с расположенными внутри sего активным элементом,акустическим модулятором, состоящим из

F (t) =F Sec (2 u f t), где Г - минимальное фокусное расо стояние, задаваемое формулой

2 о 4g+ п ру1 где f= (2) определяющего собственные частоты радиальных колебаний, где G - коэффициент Пуассона упругого материала;

1 и 1, вЂ” функции Бесселя нулевого и первого порядка.

В качестве примера рассмотрим неодимовый ОКГ с модулятором добротности, изготовленным из фотоупругого материала, плавленый кварц в виде ци-, линдра диаметром d=3 см и длиной

1 = 6 см. Цилиндрический вибратор выполнен из пьезокерамики титаната ба рия, к которому, приложено управляющее напряжение 0,5 кВ с частотой f

120 кГц. Вблизи такой частоты устанавливаются собственные радиальные колебания стержня и фотоупругий материал эквивалентен линзе с минимальным фокусным расстоянием F=18 м, ко" торое следует из формулы (1) при ) == 2, и = 1,45 р = 0,12, (р

= 4,6 10 см..цля резонатора с базой 0,5 м такой модулятор позволяет получить регулярную последовательность одиночных импульсов с частотой следования 120 кГц и осуществлять селекцию поперечных типов колебаний.

Использование предлагаемого ОКГ с модулированной добротностью позволяет осуществить селекцию поперечных типов колебаний и улучшить качество генерируемого пучка; осуществить пичковый режим генерации с частотой следования импульсов, равной частоте

При работе ОКГ лазерный пучок распространяется вдоль оси цилиндрического Фотоупругого стержня, совершающего радиальные колебания. Радиальные коле- 45 бания стержня, вызываемые вибратором, приводят к квадратичному изменению упругой деформации в поперечном сечении стержня, которая, в свою очередь, вы" зывает распределение показателя пре- $0 ломления, спадающее (растущее) квадратично по радиусу от центра стержня.

Поэтому при распространении лазерного пучка вдоль оси стержня фотоупругий материал ведет себя как положительная- у отрицательная сферическая линза.

Фокусное расстояние F такой линзы зависит от времени t и определяется

Ьыражением

841075 вибра гора и управляющего элемента из фотоупругого материала (2) .

Недостатком этого устройства является плохое качество генерируемого из- лучения, Это происходит вследствие то5

rn, что добротность для всех поперечных типов колебаний резонатора почти одинакова и поэтому генерируется одновременно большое число поперечных 1О мод. Это препятгтвует многим важным применениям лазеров.

Цель изобретения - селекция поперечных типов колебаний.

Поставленная цель достигается тем, что в известном устройстве управляющий элемент выполнен в виде цилиндрического стержня, боковая поверхность которого находится в акустическом контакте с внутренней поверхностью ци- щ линдрического вибратора, причем ось модулятора совпадает с оптической осью резонатора.

На фиг. 1 приведено предлагаемое устройство, общий:вид; на фиг. 2 - модулятор, общий вид.

Устройство содержит плоские зер" кала 1 и 2 резонатора, активную лазерную среду 3, акустический модулятор

4, генератор 5 ультразвуковых колебаний, цилиндрический стержень 6 из фотоупругого материала, цилиндрический вибратор 7, представляющий собой, например, цилиндр из пьеэокерамики, на внутреннюю и внешнюю поверхности которого нанесены электроды. К электро- 35 дам подводится переменное электрическое напряжение. Параметры вибратора подбираются так, чтобы его частота была близка к собственной частоте радиальных колебаний стержня ° QQ

V частота радиальных коcI лебаний стержня; диаметр стержня; длина стержня; оптический показатель преломления; упругооптический коэффициент; максимальный потенциал упругого смещения; скорость распространения продольной упругой волны в материале стержня; корни уравнения

841pgg рации. ультра з вука; обеспечит ь модуля цию для неполяризованного излучения гене1 фиг.1 иг.

Редактор О. Юркова

Техред . А,Кравчук Корректор С. Шекмар

Заказ 2307 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãoðîä, ул. Гагарина,101

Оптический резонатор с высокой пиковой мощностью и комбинация из нескольких таких оптических резонаторов, предназначенных, в частности, для возбуждения генератора света в крайнем ультрафиолетовом диапазоне // 2321121

Акустооптический синхронизатор мод лазеров // 1402212

Лазер с модуляцией добротности резонатора и синхронизацией мод // 2478242

Изобретение относится к лазерной технике

Волоконный лазер со сверхкороткой длительностью импульса // 2540064

Устройство относится к области квантовой электроники. Полностью волоконный лазер со сверхкороткой длительностью импульса содержит лазер накачки, модуль ввода излучения лазера накачки в волокно, легированное редкоземельным элементом волокно, разветвитель, контроллеры поляризации, волоконные поляризаторы с взаимно перпендикулярными направлениями поляризации, акустооптический модулятор, установленный непосредственно на оптическое волокно между волоконными поляризаторами, частота акустооптического модулятора равна собственной частоте кольцевого волоконного резонатора. Технический результат заключается в обеспечении возможности повышения эффективности синхронизации мод. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Гольмиевый лазер для накачки параметрического генератора света // 2603336

В гольмиевом лазере для накачки параметрического генератора света, включающем источник накачки и размещенные в двухпроходном оптическом резонаторе активный элемент, модулятор добротности, выполненный из материала с кристаллической структурой, новым является то, что модулятор добротности совмещает в себе функции поляризатора и спектрального селектора и представляет собой акустооптический фильтр на основе кристалла парателлурита, с формой, обеспечивающей совпадение оси дифрагированного луча на выходе кристалла с осью оптического резонатора. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности накачки параметрического генератора света и точности спектральных исследований, а также упрощается оптическая схема и уменьшается энергопотребление лазера. 1 ил.

Лазер с модуляцией добротности резонатора и синхронизацией мод // 2606348

Изобретение относится к лазерной технике. Лазер с модуляцией добротности и синхронизацией мод содержит в первом плече оптического резонатора последовательно расположенные первое концевое зеркало, акустооптический модулятор, активный элемент и первое вспомогательное зеркало, а в другом плече вторые вспомогательное и концевое зеркала, между которыми устанавливается нелинейный элемент. При этом модулятор в разные моменты времени работает на двух звуковых частотах, подаваемых через дополнительно введенный сумматор электрических сигналов от двух дополнительно введенных генераторов модулированных колебаний, синхронизируемых третьим генератором, задающим частоту следования импульсов лазера, выбираемую в диапазоне от (0,1-100) кГц. Величина первой звуковой частоты определяется параметрами оптического резонатора для выполнения условия синхронизации мод лазера, а вторая звуковая частота, обеспечивающая модуляцию добротности резонатора, выбирается в полтора раза выше первой. Выходящий из модулятора световой пучок после дифракции на второй частоте перекрывается дополнительно введенной диафрагмой. Технический результат заключается в обеспечении возможности повышения уровня модуляции. 5 ил.