Способ юстировки зеркал резонатора лазера Советский патент 1991 года по МПК H01S3/86 

г/

/

22

(Л

С

Изобретение относится к области квантовой электроники и может быть использовано при работе с лазерами, требующими периодической настройки резонатора. Цель изобретения - повышение точности юстировки. Юстировка зеркал 2.1 и 2.2 резонатора заключается в выделении из области поперечного сечения пучка части потока излучения с поперечным размером, не превышающим размеры поперечных мод для данного типа резонатора, измерении степени пространственной когерентности лазер- ногд излучения в пределах указанной зоны и определении величины и направления угла разъюстировки по величине и направлению уменьшения степени пространственной когерентности от своего максимального значения. 2 ил.

Фиг.1

J

00

ел

Os

Изобретение относится к области квантовой электроники и может быть использовано при работе с лазерами, требующими периодической настройки резонатора.

Целью изобретения является повышение точности юстировки.

На фиг,1 и 2 изображены варианты устройства для реалмзацмм способа.

Устройство для реализации способа функ 1ионально состоит из следующих элементов (фмг.1): лазера 1, зеркала 2.1 и 2,2 которого образуют резонатор, диафрагмы 3, устройства 4 для изг еренмя изменений степени пространственной когерентности лазерного излучения и регистратора 5 оптического излучения. Зеркала 2.1 и 2.2 резонатора помещены в держатели (на фигурах не показаны), обеспечивающие относительные угловые перемещения зеркал. Размеры и форма отверстий в диафрагме 3 определяются размерами поперечных мод лазерного излучения, т.е. зависят от свойств резонатора и активной среды лазера. В качестве устройства 4 для измерения изменений степени пространственной.когерентности может быть испсУльзован интерферометр поперечного сдвига. В качестве рагйстратора 5 может служить непрозрачный экран (визуальная регистрация) либо пространственный регистратор оптического излучения типа еидикона, матрицы на приборе с зарядоаой связью и т.п.

Размеры выделенной зоны 1, в пределах которой измеряют степень пространственной когерентности излучения, не должны превышать размеров поперечных мод дл;- конкретного типа резонатора, т,е. должны удовлегворять соотношению

D

(1)

г,«,е D - поперечный размер сечения активной среды лазера;

М число возбуждаемых в резонаторе поперечных мод.

Ье.пичина i определяет допускаемый диапазон разъюстирОЕ; 1.1 резонатора, при котором Вь5ра6й1ывается сигнал рассогласования,

Нз фиг,2 представлен вариант устройства /;у1я реализации способа, в котором выделение излучения в пределах одной поперечной моды у измерение измерения степени пространственной когерентности осущестеля отся с помощью схемы Юнга, В этом случ,ае вместо диафрагмы 3 и устройства 4 апя измерения изменений степени про- стрзнственной когерентности лазерного излучанил используют непрозрачный экран

6 с двумя отверстиями, установленный с возможностью поворота вокруг оси, параллельной оси резонатора. Если расстояние I между центрами отеерстий в экране удовлетворяет соотношению (1), то в плоскости регистрации, состоящей от экрана с отверстиями на расстоянии Z, наблюдают интерференционные полосы,Контраст указанных полос зависит от модовой структуры излучения для данной конфигурации резонатора и активной среды лазера, а также от размеров отверстий в зкраме. При рг/венстве размеров отверстий их дк аметр о выбирается из условия обеспечения контраста возникающих в плоскости регистрации интерференционных полос, что с использованием критерия Рэлея приводит к следующему неравенству:

20

AZ 41

где А-длина волны из, учекия генерации. Последняя формула определяет величи- ну верхней границы размеров отверстий в экране.

При сьюстированном резонаторе з плоскости регистрации наблюдают систему кон-Ррастных интерференцмонных полос, параллельных линии, соедмняюш.ей центры отверстий. Расстояние х между полосами определяется из соотноше чмя

л ,/

1 М фр

Де Мфр - число зон Фронеля нэ поверхности экрана с отверстиями для схемы регистрации.

Разъюстировкз резонатора приводит к уменьшению пространственной когеренгнс- С пл лазерного излучения. т,е, к уменьшеш-ж) контраста указанных 1 ;нтерферени1-1ониых полос. Вращением экрана с отверстикм, зо,руг оси, параллельной оптической оси pf.oHaTopa определяют полож- ние, Б котором контраст по- лос минимален. Это положение соответствует напраалению рэзыост /|рп5,к., т,е. угол раз;,юстировки лежит в плоскости, проходящей через линию, соединяющую центры отверстий,и оптическую ось резонатора. Таким образом, величину разьюст /1ровки определяют по величине отк/юненкя степени пространственной

когерентности от своего мак;с:лмального значения, НапраБ/ ение разьюсгироаки определяюг по направлению максимсльиого уменьшения степени пространственной когерентности лазерного 13,пучения,

Пример. Согласно описанному способу осуществлялась юстировка резонатора электроразрядного эксимерного лазера типа ЭЛИ-11 активной средой на Хе-С1 {Я 308 нм). Плоскопараллельный резонатор лазера был образован непрозрачным алю- минированиым зеркалом м кварцевым эталоном hen по:фЬ Т1/1я. Резонатор мел длину окогю 90 см, а поперечное сечение выходного пучка излучения состаеляло 20 1(J мм , Для измерения изменений степени прострс нсть энной когерентности лэ- зсрного излучен л использовалась схема ЬЭнга, т.е. по ходу пучка лазерного излг че- -;их вводился непрозрачный экран с ДВУМЯ отврстияг% 1. Диаметры отаерстмй были озз- ны друг другу и составляли 15 мм. Расстоя- Hi/ie v 9x,ay центрами отверстий было равно 100 мкм.

Для случая съюстмроаанного резонато- ра ;(онтраст -гнтерференционной картины со стазил 0,35 (видность полос равнялась 0,18}, в то врег-гп как для резонатора, разь- юстирозанкого н;. 3,6 мрад, контраст интерференционной карт лны не превышал 0,08 (видность полос около 0,04).

Описанный cnccoci юстировки резонатора позБо/-; ет с з соксй точностью осуще- стои;ь юс..у резонатора лазера, обесмечкгаая лргл этом достижение макси- мальной напсаеленности выходного излу

чения, в том числе резонаторов лазеров, работающих на аксиальных модах более высокого порядка, чем мода TEMooq, а также лазеров с высоким фоном суперлюминесценции в выходном излучении. Достоинством предлагаемого способа является также возможность -зкспрессного контроля юстировки резонатора лазера посредством визу- ального наблюдения контрастности интерферекцион лых юлос на экране.

5

5

Формула и о b р е т е н и я Способ юстиро.зли зеркал резонатора лазера, заключающийся в выделении части потока ; злучения мз области поперечного сечени.ч пучка излучения лазера и последующем определении еелич; нь и направлении угловой разьюстировки зеркал резонатора, отличающийся тем. что, с целью повышения точности юстировки, из области поперечного сечения пучка излучения лазера выделяют зону, размеры которой не превышают размеры поперечных мод для данного типа резонатора, измеряют изменение степени пространственной когерентности лазерного излучения в пределах указанной зоны и определяют величину и направление У ла разьюстировки по вел. 1чи- не и направлению уменьшения степени пространственной когерентности от своего максимального значения.

: oj