Модулятор добротности лазера Советский патент 1987 года по МПК G02F1/29 H01S3/10 

Изобретение относится к облас.ти квантовой электроники и может быть использовано для модуляции добротности лазеров.

Известен модулятор добротности, ииспользующий эффект полного внутреннего отражения.

К его недостаткам относится большое время включения.

Наиболее близким является модулятор добротности лазера, содержащий две оптические детали, сложные по- . верхности которых образуют плоскопараплельный зазор, обладающий свойством полного внутреннего отражения, и пьезоэлектрические преобразователи, размещенные на оптических деталях .

Недостатком такого модулятора является относительно большое время включения, величина которого в общем случае составляет не менее 2 мкс. Это обусловлено как механической инерционностью перемещаемых или деформируемых элементов конструкции, так и скоростью истечения воздуха из промежутка между оптическими призмами при сближении их поверхностей.

Целью изобретения является уменьйение времени включения модулятора и повышение его механической прочности.

Поставленная цель достигается тем что в модуляторе добротности лазера, содержащем две оптические детали, смежные поверхности которых образуют плоскопараллельный зазор, обладающий свойством полного внутреннего отражения, и пьезоэлектрические преобразователи, размещенные на оптических деталях, между указанными смежными поверхностями по их периметру расположен слой металла, вакуумно плотно соединенный с указанными поверхностями, толщина слоя составляет 0,1-0,7 , где Л - длина волны излучения, а площадь соприкосновения слоя с оптическими деталями составля ет 0,1-0,5 площади каждой из смежных поверхностей, при этом зазор между указанными поверхностями вакуумирован.

На чертеже схематически изображен предлагаемый модулятор.

Модулятор состоит из двух оптических деталей, выполненных в виде усеченньгх призм 1 и 2, гипотенузные

грани 3 и 4 которых образуют плоскопараллельный зазор 5, обладающий с свойством полного внутреннего отражения. На усеченных гранях каждой из призм размещены пьезоэлектрические преобразователи 6и 7, которые служат для изменения величины указанного зазора 5. Между указанными смежными поверхностями 3 и 4 призм 1 и 2 расположен слой металла 8, продиффзшдировавший в оптические призмы. Исходная величина зазора 5 определяется толщиной указанного слоя металла 8, составляющей 0,1-0,7/. Указанный зазор вакуумирован. Площадь соприкосновения металла с оптическими призмами 1 и 2 составляет 0,1-0,5 площади каждой из смежных поверхностей 3 и 4.

Указанные соотношения являются оптимальными и получены экспериментально.

При толщине слоя металла 8 меньше 0,1 модулятор пропускает значительную часть падающего на него излучения 9 в направлении луча 11. При толщине слоя металла 8 больше 0,7 Л смежные поверхности 3 и 4 призм 1 и 2 оказываются удаленными на значительное расстояние, преодоление которого требует повышения прикладываемого к пьезоэлектрическим пьезопреобразователям 6 и 7 напряжения. Это приводит к увеличению времени включения модулятора и ухудшает его механическую прочность.

Уменьшение площади соприкосновения слоя металла 8 с оптическими призмами 1 и 2 может приводить к нарушению вакуума в зазоре 5 и к ухудшению механической прочности конструкции. С увеличением площади соприкосновения требуется повьш1ение управляющего напряжения, прикладываемого к пьезопреобразователям 6 и 7.

При отсутствии управляющего напряжения, прикладываемого в пьезопреобразователям 6 и 7, луч падающего на модулятор света 9 отражается от гипотенузной грани призмы 1 в направлении луча 10. В таком состоянии модулятор закрыт.

Приложение импульсного напряжения соответствующей величины и полярности к пьезоэлектрическим преобразователям 6 и 7 вызывает упругую деформацию оптических призм 1 и 2, приводящую к сближению их смежных поверх3,1 ностей 3 и 4 вплоть до полного исчезновения зазора 5 между ними в зоне, свободной от слоя металла 8. В этом состоянии модулятор открыт и падающее на него излучение 9 беспрепятственно проходит в направлении луча 11. Измеренное экспериментально время включения модулятора составило 0,25 МКС, таким образом использование настоящего изобретения позволяет уменьшить время включения по крайней мере в четыре раза по сравнению с аналогичными устройствами и с серийно выпускаемым промышленностью акустооптическим затвором МЗ-301 .Также повысилась механическая пррчность модулятора. Использование данного устройства для модуляции добротности 04 импульсных лазеров позволяет получать импульсы излучения с длительностью 15-20 НС, что практически сравнимо с длительностью импульсов, получаемых с использованием электрооптических растворов 8-15 не. К,роме того,, источник питания и управления предпагаемого модулятора по сравнению с блоками питания и управления электрооптических и акустооптических затворов значительно более прост по конструкции и в изготовлении, обладает существенно меньшими массогабаритными характеристиками, стоимость его ниже, а потребление электроэнергии примерно, в пять раз меньше.

МОДУЛЯТОР ДОБРОТНОСТИ ЛАЗЕРА, содержащий две оптические детали, смежные поверхности которых образуют плоскопараллельный зазор, обладающий свойством полного внутреннего отражения, и пьезоэлектрические преобразователи, размещенные на оптических деталях, отличающи йс я тем, что, с целью уменьшения времени включения модулятора и повьшения его механической прочности, между указанными смежными поверхностями по их периметру расположен слой металла, вакуумно плотно соединенный с указанными поверхностями, причем толщина слоя составляет 0,1-0,7/1 , где - длина волны излучения лазера, площадь соприкосновения слоя с оптическими деталями составляет 0,1-0,5 i площади каждой из смежных поверхностей, а зазор между указанными поверх(Л -ностями вакуумирован. 00 со