Субмиллиметровый лазер с оптической накачкой Советский патент 1991 года по МПК H01S3/943 

1 . Изобр.тение относится к квантовым устройствам, предназначенным для генерирования субмиллиметрового излучения , а именно к. газовым лазерам с ис ользова тем в качестве источника накачки лазера оптического диапазона, и может найти использование в экспериментальной физике, например, в интерферометрах длядиагностики плазмы, в раг иоспектроскопии, в неследованиях субмиллиметровой и квазиоптической техники. Цель изобретения - уменьшение расxoди ocти субмиллиметрового излучения лайера при одновременном повышеНИИ мощности субмиллиметровой генерации . На фиг.1 изображен предлагаемый лазер; на фиг.2 - относительное азимутальное расположение элементов. Субмиллиметровьп лазер с оптической накачкой содержит субмиллиметровь й резонатор, образованный отражающим полуволновым фазовым элементом 1, вьтолненным, например в виде дву транногр зеркала с углом 90° между гранями, и прозрачной для оптического излучения решетчатой структурой 2 ,вьтолненной в виде одномерной проволочной решетки. Для получения поляри зованного оптического излучения и уменьшения потерь этого излучения ок но 3 связи установлено под углом Брю тера к оси лазера. Лазер накачки вкл чает диффракционную решетку 4 и разрядную трубку 5. Между решетчатой структурой 2 и окном 3 связи под углом к оси лазера установлена решетча тая структура 6, прозрачная для опти ческого излучения и отражающая субми лиметровое излучение, выполненная, например, в виде одномерной проволоч ной решетки. Угол установки решетчатой структуры 6, с одной стороны, вы бирается таким, чтобы решетчатая стр тура 6 полностью перекрывала падающи на нее пучок, а с другой стороны, от раженный от решетчатой структуры 6 пучок не попадал на решетчатую струк туру. 2. Азимутальное расположение этих . элементов выбирают из следующих сооб ражений. Поляризация оптического изл чения задается окном 3 связи, установленным под углом Брюстера к оси лазера. Лпя этой поляризации введенн решетчатая структура 6 должна быть прозрачной. Далее дифракционная ре- шетка 4 и отражаюшнй полуволновой фа J овый элемент 1 не должны искажать пояризацию, которая задается окном 3 вязи. Фазовый элемент 1 и дифракцинная решетка 4 работают как при иуевом, так и при 90° азимутах относиельно азимута окна 3 связи. Решетчатая структура 2 выполнена отражаюей для субмиллиметрового, излучения, поэтому направление проволок этой структуры должно совпадать с направением поляризации субмиллиметрового излучения. Незначительное отклонение на угол t, соответствующий максимальному уров ню мощности субмиллиметрового излученияot -у arcsin-J2 (q La) -а, где L - расстояние между зеркалами субмиллиметрового резонатора; О - суммарные потери; коэффициент усиления активной среды азимутов фазового элемента 1 и решетчатой структуры 2,. приводит к излучению из резонатора через- решетчатую структуру 2 части запасенной в субмиллиметровом резонатбре мощности, равной sin 2ei, причем направление поляризации этого вышедшего субмиллиметрового излучения перпендикулярно к направлению проволок решетчатой структуры 2. Устройство работает следующим образом. Поляризованное оптическое излучение, генерируемое в разрядной трубке 5, проходит без потерь через окно 3 связи, решетчатую структуру ,6 и решетчатую структуру 2, заполняет оптический резонатор,образе ванньй отражающим полуволновым фазовым элементом 1 и дифракционной решеткой 4. Оптический резонатор с помощью дифракционной решетки 4 настраивается так, чтобы оптическое излучение возбуждало молекулу рабочего газа, заполняющего субмиллиметровый резонатор. Возбуждение этих молекул преобразуется в поляризованное субмиллиметровое излучение субмиллиметровым резонатором, образованным отражающим полуволновым фазовым элементом 1 и решетчатой структурой 2. При этом субмиллиметровое излучение, запасенное в субмшшиметровом резонаторе имеет ту же поляризацию, что и оптическое излучение. Поскольку имеется угол между азимутом отражающего полуволнового фазового элемента 1 и ази3 2Ь

мутом решетчатой структуры 2, то из субмиллиметрового резонатора будет выходить часть запасенной в нем мощности субмиллиметрового нэлучения, равная с поляризациейs ортотональной проволокам решетчатой структуры 2. Вышедшее субмилл 1метровое лзлучение падает на решетчатую структуру 6, отражается от нее н через

(Ы4

сг рцияг1ьное окно, проярячпое лля ryfiт лпим;трового нчлучеппя, пыходнт taружуо

ПредлагаеьшЙ лазер обладает малой расходимостью излучения и повышеииоЛ мощностью субмиллиметровой генерации при определенном кодовом распределении в выходном пучке.

СУВМИгаШМЕТРОВЫЙ ЛАЗЕР С ОП- . ТИЧЕСКОЙ НАКАЧКОЙ, содержащий субмилI лиметровый резонатор с активной средой Н двумя зеркалами, первое из которых - полностью отражающее оптическое излучение, а второе вьтолнено в виде проволочной решетки, и соединенный с субмштлиметровым резонатором через окно связи лазер накачки, включающий разрядную трубку и перестраиваемый по частоте оптический резонатор, образованный дифракционной решеткой и первым зеркалом субмиллиметрового резонатора, отличающийся тем, что, с цепью уменьшения расходимости субмнплиметроного лазерного излучения при одновременном повьппении мощности субмиллиметровой гене-. рации, между вторым зеркалом субмиллиметройого резонатора и окном свя- . зи под углом к оси лазера установлена дополнительная проволочная решетка с нулевым азимутом, при этом первое зеркало субмиллиметрового резонатора выполнено в виде полностью отражающего субмшртимвтровое излуче-ние полуволнового фазового элемента и установлено с азимутом О или 9(f , окно свези расположено под углом g Брюстера к оси лазера и имеет нулевой аэюгут, диффракционная решетка (Л установлена с азимутом О или 90 , а азимут второго зеркала субмшшиметрового резонатора равен 90 ic6, причем ес удовлетворяет соотношению сС - I arcsin 2() где L - расстояние между зеркалами субмиллиметрового резонатора; ко а а - суммарные потери q - коэффициент усиления актив- , &д ной среды.