ГАЗОВЫЙ ЛАЗЕР Советский патент 1994 года по МПК H01S3/10 

Изобретение относится к квантовой электронике, а именно к газовым лазерам, и может быть использовано в качестве источника когерентного излучения в двухканальных измерительных системах, а также в устройствах наведения либо прокладки трассы по лучу.

Известен газовый лазер в виде моноблока с параллельно расположенными в нем двумя идентичными активными элементами. Лазер позволяет получить два параллельных пучка с разностной частотой, а совмещенная с выходными зеркалами призма обеспечивает амплитудно-фазовый синхронизм излучений активных элементов, что приводит к образованию стабильной интерференции на выходе призмы. При этом в устройстве устраняется дрейф разности частот излучений.

Однако этот лазер не позволяет получить двухлучевое лазерное излучение с круговой поляризацией, так как применяемый в нем резонатор имеет анизотропные элементы (окна Брюстера).

Наиболее близок к предлагаемому газовый лазер, содержащий корпус, в котором параллельно друг другу размещены два активных элемента и оптический резонатор. В этом лазере используется изотропный резонатор, содержащий два идентичных поворотных зеркала и два торцовых зеркала, одно из которых полупрозрачное, а другое глухое.

Однако этот лазер не позволяет получить двухлучевое лазерное излучение с круговыми поляризациями противоположного направления вращения.

Цель изобретения - получение двухлучевого лазерного излучения с круговыми поляризациями противоположного направления вращения.

На чертеже представлена схема предложенного устройства.

Лазер содержит источник 1 возбуждения, представляющий собой два идентичных источника постоянного тока, корпус 2, выполненный жесткой рамы с параллельно расположенными в ней двумя разрядными трубками 3. Поворотные зеркала 4, 5 двуплечего оптического резонатора установлены либо жестко, либо с возможностью юстировки на корпусе 2, торцовые зеркала в виде одномерных проволочных решеток 6, 7 также могут быть установлены с возможностью юстировки. Невзаимный вращатель 8 плоскости поляризации выполнен в виде соленоидов, установленных соосно с разрядными трубками 3.

Решетки 6, 7 выполнены из проволок диаметром, равным четверти периода l. Период решетки определяется соотношением:
l = λ , где λ - длина волны излучения;
g_о - коэффициент усиления;
а - общие потери оптического резонатора;
L - длина разрядной зоны (разрядной трубки, если одна трубка).

При этом решетки установлены так, что ориентации их проволок совпадают.

Устройство работает следующим образом.

Источник 1 возбуждения накачивает рабочую среду в разрядных трубках 3, в результате чего в оптическом резонаторе возбуждается лазерное излучение.

Чтобы получить двухлучевое лазерное излучение с круговыми поляризациями противоположного направления вращения, необходимо иметь на выходе решеток 6, 7 по два ортогональных линейно-поляризованных компонента одной амплитуды, сдвинутых по фазе на π/2.

Это достигается выбором проволочной решетки с определенными параметрами и тем, что невзаимный вращатель плоскости поляризации обеспечивает поворот линейного компонента на угол α относительно направления проволок одной решетки и на угол α относительно проволок другой решетки. Практически, например, для субмиллиметровых лазеров угол α ≈ 3^о.

Рассмотрим волну, отраженную от одной из решеток 6. Эта волна имеет линейную поляризацию, направление которой совпадает с направлением проволок решетки 6. Отраженная от решетки 6 волна проходит через разрядные трубки 3 и усиливается. При этом под действием постоянного магнитного поля, создаваемого соленоидом 8, вектор поляризации поворачивается на требуемый угол α. Далее эта волна попадает на решетку 7. При этом компонент, пропорциональный sin² 2 α, свободно проходит через решетку 7, а направление поляризации этого компонента перпендикулярно проволокам решетки. Другой компонент, параллельный проволокам решетки 7, определяется пропусканием этой решетки. Требуемое равенство амплитуд этих компонентов и фазовый сдвиг 90^о определяются указанными выше параметрами решетки 7. Таким образом на выходе одного плеча лазера получается лазерное излучение с круговой поляризацией. Часть мощности отражается от проволок решетки 7 в виде волны с линейной поляризацией, параллельной проволокам, проходит через активную среду, усиливается, а при помощи невзаимного элемента вектор поляризации поворачивается на угол -α относительно проволок решетки 6. По аналогии на выходе этой решетки получаем излучение круговой поляризации с направлением вращения вектора, противоположным тому, которое было на решетке 7.

Преимущества описанного лазера:
1. Возможность получения двухлучевого лазерного излучения с круговыми поляризациями противоположного направления вращения.

2. Получение указанного двухлучевого излучения независимо от собственной поляризации лазерного перехода.

3. Возможность взаимного изменения направления вращения в каждом луче.

4. Возможность применения в устройствах наведения либо прокладки трассы по лучу, а также в устройствах неразрушающего контроля материалов.

Изобретение относится к квантовой электронике, а именно к газовым лазерам, и может быть использовано в качестве источника когерентного излучения в двухканальных измерительных системах. Цель изобретения - получение двухлучевого лазерного излучения с круговыми поляризациями противоположного направления вращения. Устройство содержит источник возбуждения, корпус, выполненный в виде жесткой рамы, с параллельно расположенными в нем двумя плечами активного резонатора. Торцовые зеркала оптического резонатора выполнены в виде одномерных проволочных решеток. Диаметр проволок равен черверти периода решетки. Проволоки обоих зеркал ориентированы одинаково. На разрядной трубке установлен соленоид коаксиально ей. Период решеток удовлетворяет определенному соотношению. 1 ил.

ГАЗОВЫЙ ЛАЗЕР, содержащий разрядную трубку, оптический резонатор с двумя параллельными плечами, включающий два поворотных и два торцовых зеркала, отличающийся тем, что, с целью получения излучения в виде двух параллельных пучков с круговыми поляризациями противоположного направления вращения, лазер дополнительно содержит регулируемый невзаимный магнитный вращатель плоскости поляризации, установленный коаксиально с разрядной трубкой, оба торцовых зеркала выполнены в виде идентичных одномерных проволочных решеток, проволоки которых ориентированы в одном направлении, а период решеток l и диаметр проволок d удовлетворяют следующим соотношениям:
l = λ ;
d = l / 4 ,
где λ - длина волны излучения;
g₀ - коэффициент усиления;
a - общие потери оптического резонатора;
L - длина разрядной трубки.