ЛАЗЕР Российский патент 1994 года по МПК H01S3/11 

Изобретение относится к лазерной технике и может быть использовано при разработке импульсных источников лазерного излучения.

Известны твердотельные лазеры, излучающие световые импульсы наносекундной длительности, действие которых основано на использовании установленного внутри резонатора электрооптического затвора, осуществляющего модуляцию добротности резонатора [1]. Однако при высокой средней мощности накачки в активном элементе возникает термоиндуцированное пространственно неоднородное двулучепреломление, вызывающее значительное снижение энергетических параметров выходного лазерного излучения. Влияние этого фактора может быть существенно ослаблено за счет использования оптических схем с модуляцией добротности резонатора одновременно по двум ортогональным поляризациям.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является выбранный в качестве прототипа лазера, нечувствительный к двулучепреломлению в активном элементе, содержащий последовательно расположенные на оптической оси резонатора отражающий элемент, активный элемент, расщепляющий поляризатор, электрооптический модулятор и поворотные зеркала, замыкающие расщепленную поляризатором оптическую ось [2].

Недостатком известного устройства является генерация неполяризованного лазерного излучения в то время как для ряда практических применений необходимо использование излучения с линейной поляризацией.

Целью изобретения является получение линейно поляризованного выходного излучения.

Это достигается тем, что отражающий элемент выполнен глухим, полностью отражающим падающее на него излучение, а лазер дополнительно содержит второй расщепляющий поляризатор, причем второй поляризатор размещен между отражающим элементом и активным элементом и ориентирован так, что угол ϕ между соответствующими плоскостями собственных поляризаций первого и второго поляризаторов удовлетворяет соотношение 0< ϕ <90^o.

На чертеже представлен один из вариантов оптической схемы предложенного устройства.

Устройство включает расположение на оптической оси резонатора отражающий элемент 1, расщепляющие поляризаторы 2 и 4, активный элемент 3, электрооптический модулятор 5 и поворотные зеркала 6.

Устройство работает следующим образом.

В активном элементе 3 генерируется неполяризованное излучение, распространяющееся вдоль оптической оси резонатора, Пройдя поляризатор 4, излучение расщепляется на два пучка, поляризованных линейно во взаимно перпендикулярных плоскостях. С помощью поворотных зеркал 6 оба световых пучка совмещаются, замыкая при этом расщепленную поляризатором оптическую ось резонатора. Луч, вышедший из поляризатора с вертикальной поляризацией, возвращается к поляризатору по пути следования горизонтально поляризованного луча и наоборот. Таким образом, резонатор "заперт". При подаче полуволнового управляющего напряжения на электрооптический модулятор 5 поляризация проходящего через него излучения поворачивается на 90^о и резонатор "отпирается". Расщепленные световые пучки, пройдя в обратном направлении поляризатора 4, складываются и через активный элемент 3 переходят в левое плечо резонатора. Отразившись от элемента 1, излучение возвращается в активный элемент. Поляризатор 2 выделяет из циркулирующего в резонаторе излучения линейно поляризованную составляющую и выводит ее из резонатора. Выходящая из резонатора часть Т_вых генерируемого лазером излучения определяется углом ϕ, на который развернут поляризатор 2 относительно поляризатора 4. Если слева на поляризатор 4 падает линейно поляризованное излучение, плоскость поляризации которого составляет угол ϕ с плоскостью собственных поляризаций поляризатора, то после обхода петлеобразного участка резонатора и выхода из поляризатора излучение будет поляризовано в плоскости, составляющей угол 90^о- ϕ с рассмотренной плоскостью собственных поляризаций. Следовательно, плоскость поляризации излучения, входящего в правое плечо резонатора, при каждом обходе будет поворачиваться на угол α = 90^о-2ϕ.

В левом плече резонатора поляризатор 2 выводит из резонатора часть излучения Твых, величина которой в соответствии с законом Малюса определяется выражением Твых = 1-cos² (90^o-2ϕ)= cos²2 ϕ. Анализ полученного выражения показывает, что в случае ϕ = 0^о или ϕ = 90^о значение Т_вых = 1, что не позволяет реализовать в резонаторе необходимую для генерации лазерного излучения обратную связь. При значениях ϕ, удовлетворяющих соотношению 0^о< ϕ<90^o, процесс генерации лазерного излучения осуществляется и из резонатора выводится линейно поляризованное излучение. В случае, когда ϕ приближается к значению ϕ= =45^о, пропускание Твых стремится к 0. При этом соответственно снижается выходящая из резонатора часть генерируемого лазерного излучения.

Использование предлагаемого лазера обеспечивает по сравнению с известными устройствами получение линейно поляризованного выходного лазерного излучения независимо от двулучепреломления в активном элементе и степени деполяризации излучения внутри резонатора.

Сущность изобретения: для получения линейно поляризованного выходного излучения в лазере, содержащем последовательно расположенные на оптической оси резонатора отражающий элемент, активный элемент, расщепляющий поляризатор, электрооптический модулятор и поворотные зеркала, замыкающие расщепленную поляризатором оптическую ось, отражающий элемент выполнен глухим, а лазер дополнительно содержит второй расщепляющим элементом и активным элементом и ориентирован так, что угол ϕ между соответствующими плоскостями собственных поляризаций первого и второго поляризаторов удовлетворяет соотношению 0 < ϕ < 90^° . 1 ил.

ЛАЗЕР, содержащий последовательно расположенные на оптической оси резонатора отражающий элемент, активный элемент, расщепляющий поляризатор, электрооптический модулятор и поворотные зеркала, замыкающие расщепленную поляризатором оптическую ось, отличающийся тем, что, с целью получения линейно поляризованного выходного излучения, отражающий элемент выполнен глухим, а лазер дополнительно содержит второй расщепляющий поляризатор, причем второй поляризатор размещен между отражающим элементом и активным элементом и ориентирован так, что угол ϕ между соответствующими плоскостями собственных поляризаций первого и второго поляризаторов удовлетворяет соотношению 0 < ϕ < 90^о .