УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПАРАМЕТРИЧЕСКОЙ ГЕНЕРАЦИИ ИЗЛУЧЕНИЯ Российский патент 1997 года по МПК H01S3/10 G02F1/39 

Изобретение относится к квантовой технике, в частности, к источникам когерентного излучения с перестраиваемой частотой и может быть использовано в различных областях науки и техники.

Известно устройство для параметрической генерации излучения, содержащее последовательно установленные лазер, параметрический генератор света в виде помещенного в оптический резонатор нелинейного кристалла и второй нелинейный кристалл [1] Недостатком известного устройства является низкая эффективность преобразования излучения накачки в рабочее излучение.

Наиболее близким к заявляемому по своей технической сущности и достигаемому результату является устройство для параметрической генерации излучения [2] Известное устройство содержит средство для создания инверсии населенности в активном элементе и размещенные в оптическом резонаторе активный элемент, модулятор добротности и параметрический генератор света в виде нелинейного кристалла, размещенного в своем оптическом резонаторе. При этом зеркало 36'является как составной частью оптического резонатора параметрического генератора света, так и оптического резонатора, в котором размещены все упомянутые элементы.

Недостатком известного устройства является низкая эффективность преобразования излучения накачки в рабочее излучение.

Изобретение направлено на повышение эффективности преобразования излучения накачки в рабочее излучение.

Указанный результат достигается тем, что устройство для параметрической генерации излучения содержит средство для создания инверсии населенности в активном элементе и размещенные в оптическом резонаторе модулятор добротности, активный элемент, параметрический генератор света в виде нелинейного кристалла, размещенного в собственном оптическом резонаторе, и второй нелинейный кристалл, размещенный между параметрическим генератором и выходным для рабочего излучения зеркалом оптического резонатора.

Указанный результат достигается также тем, что модулятор добротности размещен между глухим зеркалом оптического резонатора и активным элементом.

Отличными признаками заявляемого устройства по сравнению с прототипом являются: размещение между параметрическим генератором света и выходным зеркалом оптического резонатора второго нелинейного кристалла; размещение модулятора добротности между глухим зеркалом оптического резонатора и активным элементом.

Размещение второго нелинейного кристалла между параметрическим генератором света и входным зеркалом оптического резонатора позволяет повысить эффективность преобразования излучения накачки в рабочее излучение, так как при указанном взаимном расположении упомянутых конструктивных элементов второй нелинейный кристалл играет роль оптического усилителя рабочего излучения, использующего энергию излучения накачки.

Размещение модулятора добротности внутри оптического резонатора устройства может быть произвольным, в том числе как и в прототипе, т.е. между активным элементом и параметрическим генератором света. Однако, как показывают опыты, эффективность преобразования излучения накачки в рабочее излучение выше в том случае, если модулятор добротности размещен между активным элементом и глухим зеркалом резонатора, поскольку при размещении его в других точках оптического тракта возникают проблемы устранения остаточного светового потока.

Сущность заявляемого устройства поясняется чертежом фиг.1 на котором схематично представлена его принципиальная блок-схема.

Устройство для параметрической генерации излучения содержит средство 1 для создания инверсии населенности в активном элементе (активной среде), тип которого выбирается в зависимости от используемого активного элемента. Это может быть источник оптического излучения (лампа, лазерный диод), пучок быстрых электронов, источник импульсного электрического поля ( для полупроводников), источник электрического разряда (для газовых лазеров) и т.д.

Устройство содержит оптический резонатор, образованный зеркалами 2 и 3. при этом зеркало 2 выполнено глухим, т.е. полностью отражающим как излучение накачки, так и преобразованное, рабочее излучение. Зеркало 3 выполнено отражающим для излучения накачки, но прозрачным полностью или частично для рабочего излучения. Внутри оптического резонатора размещены активный элемент 4, модулятор добротности 5, параметрический генератор света 6, выполненный в виде образованного зеркалами 7 и 8 оптического резонатора, внутри которого размещен нелинейный кристалл 9. Кроме этого, устройство снабжено вторым нелинейным кристаллом 10.

В качестве активного элемента 4 может использоваться любой из числа известных (например, кристалл АИГ: Nd⁺³ или стекло, легированное неодимом и т. д.).

Модулятор добротности 5 может быть выбран любым из числа известных, например, электрооптический, акустический, магнитооптический и т.д.

В параметрическом генераторе 6 зеркало 7 выполняется прозрачным для излучения накачки и непрозрачным для преобразованного (рабочего) излучения, а зеркало 8 прозрачным для излучения накачки и частично отражающим для рабочего излучения. В качестве нелинейный кристаллов 9 и 10 могут использоваться любые известные, например, КДР, ДКДР, КТН, КТР и т.д.

Устройство работает следующим образом. После включения средства для создания инверсии населенности 1 в активном элементе 4 создается инверсия населенности, после достижения максимума которой включается модулятор добротности 5 (источники питания и система управления модулятором добротности 5 и средством для создания инверсии на чертеже не показаны), в результате чего оказывается включенной обратная связи и в оптическом резонаторе, образованной зеркалами 2 и 3, возникает излучение с длиной волны λ₁ называемое излучение накачки.

При его прохождении через параметрический генератор света 6 происходит преобразование излучения накачки в рабочее излучение с длиной волны λ₂ которое выводится из параметрического генератора света через полупрозрачное зеркало 3. Таким образом, через нелинейный кристалл 10 проходит излучение с двумя длинами волн λ₁ и λ₂ В результате нелинейного взаимодействия излучения в нелинейном кристалле 10 происходит усиление рабочего излучения λ₂

Использование. Изобретение относится к квантовой технике, в частности, к источникам когерентного излучения с перестраиваемой частотой и может быть использовано в различных областях науки и техники. Сущность: устройство содержит средство для создания инверсии населенности в активном элементе и размещенные в оптическом резонаторе модулятор добротности, активный элемент, параметрический генератор света в виде нелинейного кристалла, размещенного в собственном оптическом резонаторе, и второй нелинейный кристалл, размещенный между параметрическим генератором и выходным для рабочего излучения зеркалом оптического резонатора, при этом модулятор добротности размещен между глухим зеркалом оптического резонатора и активным элементом. 1.з.п. ф-ла, 1 ил.

1. Устройство для параметрической генерации излучения, содержащее средство для создания инверсии населенности в активном элементе и размещенные в оптическом резонаторе активный элемент, модулятор добротности и параметрический генератор света в виде оптического резонатора с размещенным внутри нелинейным кристаллом, отличающееся тем, что между параметрическим генератором света и выходным для рабочего излучения зеркалом оптического резонатора размещен второй нелинейный кристалл. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что модулятор добротности размещен между глухим зеркалом оптического резонатора и активным элементом.