СПОСОБ ПЕРЕСТРОЙКИ МНОГОЧАСТОТНОГО ЛАЗЕРА Советский патент 1995 года по МПК H01S3/10 

Изобретение относится к квантовой электронике.

Цель изобретения осуществление независимой электронной перестройки N спектральных компонент при отсутствии N(N-1)/2 управляемых независимо компонент и сохранении узкой линии генерации лазера.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображена схема одного из вариантов лазера, реализующего данный способ перестройки.

Перестраиваемый многочастотный лазер содержит многочастотный генератор 1, акустооптический дефлектор 2, лазер накачки 3, активный элемент 4, расширитель пучка 5, дифракционную решетку 6, зеркало 7.

Лазер работает следующим образом.

С генератора 1 на пьезопреобразователь дефлектора 2 подают N сигналов различных частот f₁, f₂,f_N. В звукопроводе дефлектора возбуждаются N акустических волн. Лазером накачки 3 переводят активный элемент 4 в возбужденное состояние. Оптическая волна, распространяясь от активной среды, попадает в дефлектор 2, в котором расщепляется в результате дифракции на звуковых решетках на N оптических волн, падающих на решетку 6 под различными углами θ₁,θ ₂,θ_m Значения этих углов однозначно определяются частотами звуковых волн, которые можно найти по градуировочной зависимости дефлектора θ=F(f). Число оптических компонент, выходящих в генерацию в лазере, превышает число звуковых решеток N и равно : N основных, длины волн которых определяются из уравнения решетки для автоколлимационного отражения
λ_j= , (1) где m номер дифракционного порядка решетки;
а период решетки, j= 1,2,3, N и дополнительных, которые возникают при падении на решетку под любым из углов θ_j после дифракции на j звуковой волне и отражении под углом θ_i, соответствующим углу дифракции на i звуковой волне. Длины волн этих дополнительных компонент определяют из соотношений
λ_ji= . (2)
Затем увеличивают мощность возбуждения первой звуковой волны по сравнению со всеми остальными на 15-25% что сопровождается полным подавлением N-1 основных оптических компонент с длинами волн λ_j(j=2,3,N) и дополнительных с длинами волн λ_ji (j,i=2,3,N). В генерацию выходят основная оптическая компонента с длиной волны λ_i образующаяся при дифракции на первой звуковой волне, и N-1 дополнительных с длинами волн λ_ji (j=2,3,N). Причем энергия генерации дополнительных компонент незначительно отличается от энергии основной оптической компоненты.

Независимое управление длиной волны и энергией оптических компонент лазера в таком режиме в общем случае возможно со следующей последовательностью операций.

Перестраивают вначале частоту более мощной звуковой волны f₁, что приводит к перестройке длины волны основной оптической компоненты, связанной с этой звуковой волной. При этом одновременно перестраиваются и длины волн λ_ji дополнительных оптических компонент. Значения длин волн генерируемых компонент определяются из выражений (1) и (2).

На втором этапе изменяют частоты более слабых звуковых решеток, что сопровождается перестройкой длин волн только дополнительных оптических компонент. Таким образом можно настроить все оптические компоненты на заданные длины волн. Однако в процессе перестройки могут изменяться и соотношения между энергиями оптических компонент.

В заключение уменьшением мощностей более слабых звуковых волн добиваются нужного соотношения между энергиями оптических компонент. Отметим, что начальный выбор звуковой волны, мощность которой увеличивается на 15-25% определяется получением необходимого соотношения между энергиями оптических компонент.

Последовательность операций перестройки лазера в предложенном режиме может быть изменена следующим образом. Более мощная звуковая волна не перестраивается, а располагается в некоторых фиксированных положениях. Оптическая компонента, связанная с ней, используется как опорная, способствующая переводу лазера в необходимый режим работы, а на выходе лазера оптическим фильтром исключается из спектра генерации. В этом случае можно ограничиваться перестройкой дополнительных компонент. Положение опорной оптической компоненты изменяется дискретно, что сопровождается изменением диапазона многочастотной перестройки.

Изобретение относится к кватновой электронике. Цель изобретения осуществление независимой перестройки N спектральных компонент при отсутствии N (N 1) / 2 неуправляемых независимо компонент и сохранении узкой линии генерации лазера достигается тем, что в многочастотном лазере, содержащем активный элемент 4, резонатор с дифракционной решеткой 6 и акустооптический дефлектор 2, в последнем возбуждают N звуковых волн, причем мощность первой звуковой волны превышает мощность остальных на 15 20% Генерация в таком лазере осуществляется на длинах волн λ_j= a(sinθ_j+sinθ₁)/m, где a период дифракционной решетки; θ₁ угол падения на дифракционную решетку световой волны, отклоненной первой акустической волной, θ_j j й акустической волной, где j 1, 2. N. Изменяя мощности звуковых волн, можно менять амплитуды генерируемых лазером спектральных компонент. 2 з. п. ф-лы, 1 ил.

1. СПОСОБ ПЕРЕСТРОЙКИ МНОГОЧАСТОТНОГО ЛАЗЕРА, в котором возбуждают N звуковых волн в одном звукопроводе акустооптического дефлектора, установленного внутри дисперсионного резонатора, изменяют углы падения на дифракционную решетку θ_j генерируемых оптических компонент и их длины волн λ_j путем изменения частоты f_j звуковых волн (j 1, 2, N), отличающийся тем, что, с целью осуществления независимой электронной перестройки N спектральных компонент при отсутствии N(N 1) / 2 неуправляемых независимо компонент и сохранении ширины линии генерации лазера, мощность первой звуковой волны устанавливают с превышением по сравнению с остальными на 15 25% перестраивают длину волны первой оптической компоненты λ₁ путем изменения частоты первой звуковой волны f₁ в соответствии с соотношением

где a период;
m номер рабочего дифракционного порядка решетки,
затем перестраивают длины волн остальных оптических компонент λ_j1 путем изменения частот соответствующих звуковых волн f_j в соответствии с соотношением

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что частоту более мощной звуковой волны перестраивают дискретно, а соответствующую ей оптическую компоненту отфильтровывают в выходном пучке лазера. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью получения заданного спектра генерации, уменьшают мощности звуковых волн до получения заданных соотношений между энергиями оптических компонент.