ДВУХЛУЧЕВОЙ ГАЗОВЫЙ ЛАЗЕР Российский патент 1994 года по МПК H01S3/10 

Изобретение относится к квантовой электронике, а именно к газовым лазерам, и может быть использовано в качестве источника когерентного излучения в двухканальных измерительных системах, а также в устройствах наведения либо прокладки трассы по лучу.

Устройства с двумя апертурами, излучающими параллельные пучки электромагнитных волн, в том числе и две встречно поляризованные по кругу волны, применяются при наведении, прокладке трассы по лучу, а также в средствах контроля технологических параметров совместно с устройствами вычитания для увеличения чувствительности измерений.

Известен газовый лазер, содержащий корпус, в котором параллельно друг другу размещены два активных элемента, и оптический резонатор [1]. В этом лазере используется двухплечевой изотропный резонатор, у которого имеется два торцовых зеркала, одно из которых полупрозрачное, а другое - глухое. Такой лазер при наличии двух полупрозрачных торцовых зеркал позволяет реализовать двухплечевое лазерное излучение.

Недостатком лазера является то, что он не позволяет получить двухплечевое лазерное излучение с круговыми поляризациями противоположного направления вращения.

Ближайшим по назначению и технической сущности аналогом (прототипом) является газовый лазер, содержащий разрядную трубку, оптический резонатор с двумя параллельными плечами, включающий два повторных и два торцовых зеркала, выполненных в виде идентичных одномерных проволочных решеток [2]. На разрядной трубке размещен регулируемый невзаимный магнитный вращатель плоскости поляризации. Этот лазер позволяет получить лазерное излучение в виде двух параллельных пучков с круговыми поляризациями.

Недостатком лазера является его большая энергоемкость, так как для получения постоянного магнитного поля необходимо затрачивать электроэнергию. Особенно большое количество электроэнергии затрачивается при низких концентрациях плазмы газового разряда.

Целью изобретения является снижение энергозатрат.

Цель достигается тем, что в двухлучевом газовом лазере, содержащем трубку с активной средой, оптический резонатор с двумя параллельными плечами, включающий два поворотных и два торцовых анизотропных зеркала, установленных с нулевым азимутом, одно из поворотных зеркал выполнено в виде двугранного 45-градусного отражателя, а другое - в виде отражающей полуволновой фазовой секции, которая снабжена механизмом поворота вокруг оси, перпендикулярной ее плоскости. Полуволновая фазовая секция выполнена в виде плоского зеркала и параллельной ему одномерной проволочной решетки, установленных на расстоянии d друг от друга
d = λ где λ - длина волны излучения; n=0, 1, 2, 3 ...

Цель изобретения - исключение из газового лазера энергоемкого вращателя плоскости поляризации.

Цель достигается путем совместного использования в качестве поворотных зеркал отражающей полуволновой фазовой секции и двугранного 45-градусного уголкового отражателя, обеспечивающих получение на выходе лазера излучений, встречно поляризованных по кругу.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.

Лазер выполнен в виде двух параллельных плеч, в которых расположены одна или две разрядные трубки 1, поворотное зеркало 2, выполненное в виде двухгранного зеркала с 45-градусным углом между гранями, и второе поворотное зеркало, выполненное в виде полуволновой фазовой секции 3, состоящей из плоского зеркала 4 и одномерной проволочной решетки 5, расположенных на расстоянии
d = λ где λ - длина волны излучения; n=0, 1, 2, ...

Полуволновая фазовая секция 3 снабжена механизмом 6 поворота вокруг оси, перпендикулярной ее плоскости. Торцовые зеркала выполнены в виде одномерных проволочных решеток 7.

Устройство работает следующим образом.

Источником возбуждения производится накачка рабочей среды в газоразрядных трубках 1, в результате чего в оптическом резонаторе возбуждается лазерное излучение. Для получения двухлучевого лазерного излучения с круговыми поляризациями необходимо иметь на выходе решеток 7 по два ортогональных линейно поляризованных компонента равной амплитуды и сдвинутых по фазе на 90^о.

По аналогии с прототипом это достигается выбором проволочных решеток 7 с определенными параметрами и применением отражающего 45-градусного двугранного зеркала 2 в сочетании с регулируемой полуволновой фазовой секцией 3. При этом с помощью механизма 6 необходимо установить азимут α между направлением проволок решеток 7 и направлением проволок решетки 5 так, что совместно с двугранным уголковым отражателем обеспечивается поворот линейного компонента на угол 2 α относительно направления проволок одной решетки и на угол - 2 α относительно проволок другой решетки.

Рассмотрим волну, отраженную от одной из решеток 7. Эта волна имеет линейную поляризацию, направление вектора которой совпадает с направлением проволок решетки 7. Эта волна проходит через разрядные трубки 1 и усиливается. При этом с помощью полуволновой фазовой секции 3 происходит поворот вектора поляризации на требуемый угол α . Далее волна попадает на вторую решетку 7, при этом компонент, пропорциональный sin²2 α , свободно проходит через решетку 7, а направление этого компонента перпендикулярно проволокам решетки. Другой компонент, параллельный проволокам решетки 7, определяется пропусканием решетки 7. Требуемый 90-градусный фазовый сдвиг между этими компонентами достигается выбором параметров решеток 7.

Использование изобретения позволяет уменьшить энергозатраты, так как нет необходимости в создании магнитного поля, а также расширить область применения предлагаемого устройства, так как можно получить любой угол поворота плоскости поляризации.

Изобретение относится к квантовой электронике, а именно к газовым лазерам, и может быть использовано в качестве источника когерентного излучения в двухканальных измерительных системах, а также в устройствах наведения либо прокладки трассы по лучу. Лазер выполнен в виде двух параллельных плеч, в которых расположены одна или две разрядные трубки, поворотного зеркала, выполненного в виде двугранного зеркала с 45-градусным углом между гранями, и второго поворотного зеркала. Второе поворотное зеркало выполнено в виде полуволновой фазовой секции, состоящей из плоского зеркала и одномерной проволочной решетки, расположенных на расстоянии где λ -длина волны; n = 0, 1, 2 ... Полуволновая фазовая секция снабжена механизмом поворота вокруг оси, перпендикулярной ее плоскости. Торцовые зеркала выполнены в виде одномерных проволочных решеток. 1 ил.

1. ДВУХЛУЧЕВОЙ ГАЗОВЫЙ ЛАЗЕР, содержащий разрядную трубку с активной средой, оптический резонатор с двумя параллельными плечами, включающий два поворотных и два торцевых анизотропных зеркала, установленных с нулевым азимутом друг относительно друга, отличающийся тем, что, с целью снижения энергозатрат, одно из поворотных зеркал выполнено в виде двугранного 45-градусного уголкового отражателя, а другое - в виде отражающей полуволновой фазовой секции, снабженной механизмом поворота вокруг оси, перпендикулярной к ее плоскости. 2. Лазер по п. 1, отличающийся тем, что полуволновая фазовая секция выполнена в виде плоского зеркала и параллельной ему одномерной проволочной решетки, установленных на расстоянии d друг от друга
d = λ, ,
где λ - длина волны излучения;
n = 0,1,2 ... .