Способ фокусировки лазерного пучка Советский патент 1990 года по МПК H01S3/00 

Изобретение относится к нелинейной оптике, а точнее к способам концентрации лазерного излучения.

Цель изобретения - повьшеиие интенсивности в фокальном пятне.

На фиг. 1 показано устройство, в котором реализуется способ; на фиг. 2 - график, поясняющий работу способа.

Устройство содержит лазер 1, лазер 2, зеркало 3, делитель 4 пучка, вентилятор 5.

Способ заключается в следующем.

Излучение фокусируемого пучка от лазера 1 посылается в движущийся газ. Излучение лазера 2, частота которого

попадает в полосу поглащения газа, зеркалом 3 через делитель 4 направляется в газ соосно с фокусируемым пучком. При этом газ продувается вентилятором 5 перпендикулярно направлению распространения пучков света. Для достижения требуемой степени фокусировки лазерного пучка при заданной энергии Е фокусируемого пучка и заданном значении его радиуса а по графику (фиг. 2) находят значение L/R.. (L - ширина потока газа, R,.

ел

со со со

со

1

3

зт

, 1 - / а.,

Cp.f.v.. « - 5Т

менение диэлектрической проницаемое

ти газа при нагревании; Е - - энергия дополнительного Л41зерного пучка, Ср - теплоемкость газа; f - плотность газа, V - скорость его движения, ад - радиус дополнительного пучка. Если нельзя изменить L, изменяют R выбором газа, изменением концентрации поглощаемой компоненты или изменением параметров дополнительного пучка. Соотношение интенсивностей основного Ей Ее дополнительного пучков может быть произвольным, а скорость газа не должна превышать скорость звука.

Преимущаство в степени фокусировки достигается за счет изменения распределения интенсивности по поперечному сечению пучка .-.В предложенном способе распределение становится почти прямоугольным. На фиг. 2 (кривая 6) показана зависимость степени фокусировки для гауссовского распределения и для прямоугольного (кривая 7) причем с увеличением величинь L/Rj| степень фокусировки возрастает от - 1/F до 1. Кроме того,.данный способ

0

5

5

D

позволяет изменять степень фокусировки изменением параметров газа и скорости его распространения.

Формула изобретения

Способ фокусировки лазерного пучка, заключающийся в том, что фокусируемый пучок направляют в поток газа, отличающийся тем, чтб, с целью повьш1ения интенсивности в фокальном пятне, вдоль фокусируемого пучка в поток газа дополнительно направляют лазерный пучок, частота которого попадает в полосу поглощения газа, с радиусом большим или равным радиусу фокусируемого пучка и с энергией, обеспечивающей тепловое самовоздействие в потоке газа, направленном перпендикулярно направлению распространения лазерных пучков со скоростью, не превышающей скорость звука в воздухе, причем ширину потока газа выбирают по крайней мере в десять раз больше радиуса фокусируемого пучка.

Изобретение относится к оптике, в частности к управлению параметрами лазерных пучков. Цель изобретения - повышение степени фокусировки, т.е. увеличение интенсивности лазерного пучка на оптической оси при фиксированной полной энергии и радиусе сфокусированного лазерного пучка. Фокусируемый лазерный пучок посылают в поток газа, одновременно и соосно с ним дополнительно посылают пучок лазерного излучения, радиус которого больше или равен радиусу фокусируемого пучка, а энергия достаточна для возникновения нелинейного эффекта теплового самовоздействия в потоке газа, причем ширину газового потока (L) выбирают удовлетворяющей условию L*9810а, где A - радиус фокусируемого пучка, а направление движения газа - перпендикулярным оптической оси фокусируемого лазерного пучка. 2 ил.

j2a

сриг.1

i,0 iS

фиг. Z