ЛАЗЕР Советский патент 1995 года по МПК H01S3/82 

Изобретение относится к области квантовой электроники и может быть использовано в качестве источника когерентного оптического излучения в оптической локализации, дальнометрии, для стимулирования химических и термоядерных реакций.

Для получения когерентного излучения большой мощности и малой длительности (10^-8-10^-7) обычно используют лазеры, работающие в режиме импульсной модуляции добротности. Среди различных типов лазеров с модулированной добротностью особое место занимают твердотельные лазеры, модуляция потерь резонатора в которых осуществляется с помощью пассивных затворов на основе нелинейных просветляющих фильтров. Простота применения таких лазеров в сочетании со сравнительно высокими параметрами излучения обеспечивает им весьма широкое применение. Известны устройства, в которых переключение потерь резонатора осуществляется с помощью нелинейных просветляющих фильтров.

Основным недостатком таких лазеров является существенное отличие реальных характеристик излучения, и в том числе энергетических, от предельных, оцениваемых в результате имеющихся теоретических расчетов.

Из известных устройств наиболее близким к рассматриваемому является лазер, содержащий образованный глухим и вспомогательным зеркалами основной резонатор, в котором последовательно расположены модулятор добротности и активный элемент, и дополнительный резонатор, образованный глухим зеркалом и ВРМБ-зеркалом, перед которым расположены линза и светоделительная пластина.

Недостатком такого устройства является то, что ВРМБ происходит в кювете, расположенной вне резонатора лазера и находящейся с ним на одной оптической оси за выходным отражателем, что приводит к дополнительным безизлучательным потерям, а в результате, не позволяет достичь в таком устройстве значительного увеличения мощности и КПД генерации.

Цель изобретения - увеличение выходной мощности излучения.

Указанная цель достигается тем, что в лазере, содержащем образованный глухим и вспомогательным зеркалами основной резонатор, в котором последовательно расположены модулятор добротности и активный элемент, и дополнительный резонатор, образованный глухим зеркалом и ВРМБ-зеркалом, перед которым расположены линза и светоделительная пластина, светоделительная пластина установлена между активным элементом и вспомогательным зеркалом и является одновременно отражательным элементом дополнительного резонатора и элементом связи основного и дополнительного резонатора.

Изобретение поясняется чертежом, на котором показана оптическая схема лазера.

Лазер включает глухое зеркало 1, модулятор добротности, например кювету с просветляющимся фильтром 2, активный элемент 3, светоделительную пластину 4, вспомогательное зеркало 5, расположенные на оси основного резонатора, образованного глухим зеркалом 1 и вспомогательным зеркалом 5, а также линзу 6 и ВРМБ-зеркало 7, возникающее при генерации в кювете с оптически активным веществом. Глухое зеркало 1, светоделительная пластина 4 и ВРМБ-зеркало 7, возбуждаемое в кювете оптически активным веществом, образуют дополнительный резонатор, оптически связанный с основным резонатором через делительную пластинку.

Принцип действия устройства состоит в следующем.

В начальный период времени происходит оптическая накачка активного элемента 3. При достижении коэффициентом усиления активного элемента 3 уровня потерь основного резонатора, в нем развивается гигантский импульс. В период формирования гигантского импульса часть излучения с помощью светоделительной пластинки 4 выводится из основного резонатора и фокусируется линзой 6 на кювету с оптически активным веществом, в которой возникает ВРМБ-зеркало 7, обращающее волновой фронт, способное компенсировать оптические неоднородности активного элемента, нелинейного просветляющегося фильтра и оптических элементов резонатора лазера. В результате на выходе лазера после зеркала 5 наблюдается резкое увеличение (примерно в 4 раза) энергии генерируемого моноимпульсного излучения при одновременном сокращении длительности гигантского импульса.

В предлагаемом лазере представляется возможным существенно увеличить выходную мощность и КПД генерируемого моноимпульсного излучения, что значительно расширяет функциональные возможности устройства, а также область его применения. Существенно, что высокие энергетические характеристики генерируемого излучения в таком лазере могут быть получены и при использовании активных элементов низкого качества. Это достигается за счет того, что при достижении пороговой интенсивности излучения в кювете образуется ВРМБ-зеркало, обращающее волновой фронт, способное компенсировать неоднородности активного элемента, нелинейного фильтра и оптических элементов резонатора и, в результате, обеспечить минимальность безизлучательных потерь лазера.

ЛАЗЕР, содержащий образованный глухим и вспомогательным зеркалами основной резонатор, в котором последовательно расположены модулятор добротности и активный элемент и дополнительный резонатор, образованный глухим зеркалом и ВРМБ-зеркалом, перед которым расположены линза и светоделительная пластина, отличающийся тем, что, с целью увеличения выходной мощности излучения, светоделительная пластина установлена между активным элементом и вспомогательным зеркалом и является одновременно отражательным элементом дополнительного резонатора и элементом связи основного и дополнительного резонаторов.