ГАЗОВЫЙ ЛАЗЕР Российский патент 1994 года по МПК H01S3/08 

Изобретение относится к квантовой электронике, а именно к газовым лазерам, и может быть использовано при создании и разработке длинноволновых лазеров с управляемой поляризацией излучения.

Получение излучения с различными видами поляризации особенно актуально как для физических исследований, так и для прикладных целей (диагностика плазмы, исследование анизотропии веществ, спиральных волн в твердых телах, зондирование атмосферы и др.). В этом же плане является ценным создание лазеров с регулируемой поляризацией лазерного излучения, которая производится без срыва генерации в процессе регулировки.

Известен лазер, в котором осуществляется управление поляризацией излучения путем применения дополнительного фазовоанизотропного резонатора, связанного с основным активным лазерным резонатором [1].

Однако такое устройство конструктивно сложно и применимо только для узкого класса лазеров, для которых разработаны соответствующие фазовоанизотропные и поляризующие элементы, а активные среды имеют высокий коэффициент усиления. По этим причинам, например, в лазерах субмиллиметрового диапазона такое устройство реализовать невозможно.

Ближайшим по назначению и технической сущности (прототипом) к изобретению является устройство, содержащее активную среду, размещенную в оптическом резонаторе, образованном полуволновым фазовым элементом и полупрозрачным анизотропным зеркалом, установленным с возможностью поворота вокруг оси резонатора [2]. Этот лазер путем выбора параметров анизотропного зеркала и азимута между этим зеркалом и фазовым элементом позволяет получить излучение с круговой поляризацией. Кроме того, изменение параметров анизотропного зеркала и азимута в статическом режиме позволяет получить эллиптически и линейно поляризованное лазерное излучение. Однако этот лазер не позволяет управлять поляризацией по заданному закону, что является его существенным недостатком.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей лазера за счет управления поляризацией выходного лазерного излучения по заданному закону.

Цель достигается тем, что в лазере, содержащем активную среду, размещенную в оптическом резонаторе, включающем полуволновой фазовый элемент и полупрозрачное анизотропное зеркало, в лазер введено дополнительное полупрозрачное анизотропное зеркало, оптически идентичное основному, установленное между собой и первым зеркалом связи с 90-градусным азимутом относительно основного, а азимут полуволнового фазового элемента составляет 45^о относительно каждого из анизотропных зеркал, при этом анизотропные зеркала снабжены механизмом встречного параллельного перемещения их вдоль оси лазера.

Под оптически идентичными полупрозрачными анизотропными зеркалами подразумеваются зеркала с равными коэффициентами пропускания.

На чертеже схематически представлено предлагаемое устройство.

Предлагаемый лазер содержит активную среду 1, размещенную в оптическом резонаторе, который образован полуволновым фазовым элементом 2, выполненным в виде 90-градусного двугранного зеркала и двумя полупрозрачными анизотропными зеркалами 3, 4, выполненным в виде одномерных проволочных решеток с равными коэффициентами пропускания. Зеркала 3, 4 установлены с взаимным 90-градусным азимутом и снабжены механизмом 5 встречного параллельного перемещения их вдоль оси лазера. Азимут полуволнового фазового элемента 2 составляет 45^о относительно каждого из зеркал 3, 4.

Газовый лазер работает следующим образом.

При возбуждении активной среды 1 генерируется стимулированное излучение, при этом образуется волна с вектором поляризации, параллельным проволокам одного из зеркал 3 либо 4 и с азимутом 45^о поляризации относительно полуволнового фазового элемента 2. Отраженная от элемента 2 волна также линейно поляризована, при отражении происходит поворот ее поляризации на угол 90^о и она имеет нулевой азимут вектора поляризации относительно зеркала 4, либо 3. Попадая на зеркала 3, 4, часть мощности падающей на них волны будет высвечиваться в виде двух ортогональных линейно поляризованных компонентов лазерного излучения. При этом, в силу равенства коэффициентов пропускания зеркал 3, 4, амплитуды этих компонентов будут равны. Изменение расстояния между зеркалами 3, 4 в пределах от n до m , , где n, m= 1, 2, 3 ..., λ - длина волны лазерного излучения, позволяет получать лазерное излучение круговой поляризации, эллиптически поляризованное или линейно поляризованное. С целью исключения срыва генерации из-за расстройки резонатора перемещение зеркал 3, 4 должно быть встречным.

Изобретение позволяет осуществлять внутрилазерное управление поляризацией выходного лазерного излучения, в том числе и осуществлять поляризационную модуляцию излучения лазеров; упрощает получение лазерного излучения круговой поляризации с коэффициентом эллиптичности, близким к единице, позволяет повысить мощность лазерного излучения, выбрав зеркала, обеспечивающие оптимальную связь лазера.

Использование: изобретение относится к квантовой электронике, а именно к газовым лазерам, и может быть использовано при разработке и создании длинноволновых лазеров с управляемой поляризацией излучения от линейной до круговой. Сущность: устройство содержит активную среду, размещенную в оптическом резонаторе, который образован полуволновым фазовым элементом, выполненным в виде 90-градусного двугранного зеркала, и двумя полупрозрачными анизотропными зеркалами связи, выполненными в виде одномерных проволочных решеток с равными коэффициентами пропускания. Зеркала связи установлены с взаимным 90-градусным азимутом и снабжены механизмом встречного параллельного перемещения их вдоль оси лазера. Азимут полуволнового фазового элемента составляет 45°. относительно каждого из зеркал связи. 1 ил.

ГАЗОВЫЙ ЛАЗЕР, содержащий активную среду, размещенную в оптическом резонаторе, включающем полуволновый фазовый элемент и полупрозрачное анизотропное зеркало, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей лазера за счет управления поляризацией выходного лазерного излучения по заданному закону, в лазер введено дополнительное полупрозрачное анизотропное зеркало, оптически идентичное основному, установленное между активной средой и основным зеркалом с 90-градусным азимутом относительно основного, азимут полуволнового фазового элемента составляет 45^o относительно каждого из анизотропных зеркал, при этом анизотропные зеркала снабжены механизмом встречного параллельного перемещения их вдоль оси лазера.