Субмиллиметровый лазер с внутренней амплитудной модуляцией Советский патент 1990 года по МПК H01S3/10 

Изобретение относится к устройствам со стимулированным излучением, а именно - к газовым лазерам и может найти применение для управления интенсивностью излучения лазеров, работающих в субмиллиметровом диапазонео

В видимой и инфракрасной областях спектра имеются различные устройства, позволя1бщие модулировать излучение Обычно это управляемые устройства, которые помещаются внутри или вне резонатора. В субмшшиметровом диапазоне ие существует достаточно эффек.тивных устройств, кроме того, из-за малого усиления активных сред субмилЮ 1

лиметровых лазеров, введение какихлибо устройств в резонатор вносит доСПполнительные потери, что приводит к значительному снижению мощности лазерного излученияо

В оптическом диапазоне известно устройство с внутренней модуляцией лазерного излучения, состоящее из резонатора, содержащего призму, про-, пускающую излучение только с определенным направлением поляризации излучения, и электрооптический элемент, при помощи которого изменяют поляризацию проходящего через него излучения в зависимости от приложен-i ного к нему напряжения о Такое уст;;;; ройство, из-за потерь в призме и электрооптическом элементе может работать только в лазерах с высоким усилением активной среды Кроме того в субмиллиметровом диапазоне нет ана логичных призм и электрооптических элементов Ближайшим по назначению и технической сущности к предлагаемому устройству является лазер с модулирован ной связью, работающий на длийе волны 10,6 МКМо,. Этот лазер содержит активную сред источник накачки и перестраиваемый резонатор, образованный отражающим элементом и проволочным решеточным поляризаторомо Устройство модуляции выполнено в виде электрооптического элемента, помещенного между активной средой и одним из зеркал резонаторЭо Приложение напряжения к электрооптическому элементу приводит к тому чт лазерное излучение, проходящее через кристалл, становится поляризованным в направлении, ортогональном направлению проволок решеточного поляризатора. Выходное излучение лазера оказывается амшштудно-модулированным в соответствии с модулирующим напряжением, так как .уровень ортогонально поляризованного компонента на выходе из кристалла определяется амплитудой модулирующего напряжения, Существенным недостатком этого устройства является то, что оно огра ничивает возможность получения максимальной модулированной выходной мощности лазерао Это связано с тем, что при введении электрооптического элемента в резонатор вносятся допольштельцые потерио Кроме того, в настоящее время отсутствуют электрооптические кристаллы работающих в широ ком частотном диапазоне, а именно в субмиллиметровом диапазонео Цель изобретения - повьшхение выходной мощности модулированного лазе ного излученияо Поставленная цель достигается тем что в субмиллиметровом лазере, с внутренней амплитудой модуляцией, содержащем активную среду, источник накачки и перестраиваемый резонатор, образованный отражающим элементом и проволочным решеточным поляризато1)ом .введены два дополнительных проволочных поляризатора, последовательно расположенных вне резонатора на его оси, один из которых, смежный с проволочным решеточным поляризатором резонатора, снабжен устройством продольного перемещения, и установлены параллельно решеточному поляризатору резонатора с ортогональным азимутом на расстоянии от него 1, удовлетворяющем соотношению nc/if I nc/2f, где f, и fg. - граничные частоты лазерного перехода} с - скорость света; п - целое число, а второй введенный проволочный поляризатор, азимут которого совпадает с азимутом одного из предыдущих поляризаторов, установленпод острым уг-г лом относительно первого введенного поляризаторао Устройство субмнллиметрового лазера с внутренней амплитудной моДулйцией поясняется чертежом, Он содержит активную среду 1, источник 2 накачки, отражающий элемент 3, проволочный поляризатор 4, дополнительные проволочные поляризаторы 5 и 6, устройство 7 для сканирования длины резонатора, источник 8 модулирующего напряжения, устройство 9 для перемещения поляризаторао Работа устройства основана на явлении конкуренции в лазере двух ортогонально поляризованнбгх мод, которое заключается в том, что две основные близлежащие по длине резонатора ортогонально поляризованные моды не могут возбуждаться одновременно, а при незначительном изменении электричес- ; кой длины резонатора происхЬдит рез кий срыв генерации одной моды и возбуждение другой. Устройство работает следукмцим образом. Источник 2 накачки возбуждает активную среду 1, в которой возникает : излучение в пределах ширины лазерного перехода f Лазер при этом настраивают на частоту, близкую к частоте f, соответствующей центральной частоте лазерндго перехода и имеющей поляризацию, параллельную проволокам поляризатора 4 Модулируя электрическую длину резонатора путем перемещения вдоль оси лазера отражающего элемента 3 при помовщ устройства 7 и его источника 8 модулирующего напряжения и одновременно устанавливая поляризатор 5

с помощью устройства 9 для его

с

:- 1

в пределах п перемещения

2f 1

/

) используя явление конкурен ij

ции мод добиваются 100% модуляция сигнала, прошедшего через дополнительный поляризатор 6о При этом лазер будет излучать поперемеино две ортогонально поляризованные моды с частотой, равной частоте модулирующего напряжения источника 8о Излучаемая модулированная мода с поляризацией, параллельной проволокам поляризатора 6,, .будет отражаться от иеГо, а излучаемая модулированная мода с i поляризацией, ортогональной проволокам поляризатора 6, будет проходить через этот поляризатор .При -этом в режиме конкуренции мод для получения 100%-ной моруляция латзерного излучения длину резонатора достаточно изменять на несколько микрон .

СУБМИЛЛИМЕТРОВЫЙ ЛАЗЕР С ВНУТРЕННЕЙ АМПЛИТУДНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ, содержащий активную среду, источник накачки и перестраиваемый резонатор, образованный отражающим элементом и проволочным решеточным поляризатором, отличающийся тем, что, с целью повышения выходной мощности модулированного лазерного излучения, в него введены два дополнительных проволочных поляризатора, последовательно расположенных вне резонатора на его оси, один из которых, смежный с проволочным решеточным поляризатором резонатора, снабжен устройством продольного перемещения и установлен параллельно решеточному поляризатору резонатора с ортогональным азимутом на расстоянии от него I удовлетворяющем соотношению nc/2f :l nc/2f2 где f. и f - граничные частоты лазерного, перехода; с - скорость света; п - целое число, а второй введенный проволочный поляризатор, азимут которого совпадает (Л с азимутом одного из предьщущих поляризаторов, установлен под острым углом относительно первого введенного поляризатора

7

AJ о о о

о