Резонатор Советский патент 1993 года по МПК H01S3/08 

Изобретение относится к квантовой электронике, в частности к резонаторам для квантовых генераторов, и может быть использовано в устройствах создания когерентного излучения.

Цель изобретения - повышение эффективности генерации когерентного излучения.

На чертеже изображен предлагаемый резонатор: 1 - плоское кольцевое зеркало; 2 - генератор активной среды 3; 4 - коническое кольцевое зеркало; 5 - соосное с ним коническое зеркало; 8 - выпуклое и 9 - вогнутое софокусные цилиндрические зеркала первой пары; 7 - выпуклое и 6 - вогнутое софокусные зеркала второй пары цилиндрических зеркал; FO - ось кольцевых зеркал; FI и F2 - фокусные оси первой и второй пары софокусных цилиндрических зеркал.

В известных резонаторах когерентное излучение по всей кольцевой апертуре квантового генератора со средой в виде цилиндрического слоя создается с помощью телескопического резонатора сходящейся волны за счет схождения излучения к оси кольцевых конических зеркал до размеров первой зоны Френеля, площадь которой в сечении (на зеркалах) (VA L ) , где Я - длина волны излучения; L- расстояние между зеркалами. В реальных условиях для лазера на стекле с неодимом с длиной волны 1,06 мкм и расстоянием между зеркалами 1 м площадь зоны Френеля-ЧО см , что ограничивает при зеркалах с выдерживаемой плотностью мощности 103 Вт/см2 мощность генерируемого излучения величиной 10-100 Вт.

00

о

OJ

о ел о

В предлагаемом телескопическом резонаторе сходящейся волны когерентность по кольцевой апертуре создается последовательно: сначала по вертикальным слоям в первой паре цилиндрических зеркал, затем между слоями во второй паре. В обоих случаях излучение сходится до зоны Френеля только по одной координате до величины VA L , а по другой координате это будет линия длиной, равной диаметру пучка излучения на выходе из системы конических зеркал, т.е. площадь зоны схождения 5ф d n VAL при диаметре пучка d см на один-два порядка выше, чем в прототипе. Следовательно, во столько же раз меньше нагрузки на зеркалах и больше возможная генерируемая мощность.

В телескопическом резонаторе сходящейся волны с двумя парами цилиндрических зеркал излучение, спонтанно возникшее в активной среде 3, отразившись от плоского кольцевого зеркала 1, пройдя вновь активную среду 3, попадает на кольцевое коническое зеркало 4, поворачивается к оси FO и попадает на коническое зеркало 5. При этом процессе в установившемся режиме кольцевая апертура преобразуется в круговую меньшего диаметра. Далее пучок попадает на отражающую поверхность вогнутого цилиндрического зеркала 9, фокусная ось FI которого лежит в плоскости, перпендикулярной оси конических зеркал FO. С целью исключения потерь излучения необходимо, чтобы расстояние между осью FO и фокусной осью FI было равно сумме радиуса конического зеркала 5 и половины высоты софокусного с цилиндрическим зеркалом 9 выпуклого зеркала 8; ширина цилиндрических зеркал должна быть не меньше диаметра конического зеркала 5. В этой телескопической системе пучок сходится к ее осевой области до размеров первой зоны Френеля и далее растекается по всей апертуре цилиндрического телескопа в обе стороны от центра. Ширина пучка остается та же, а высота становится равной разности между половинами высот вогнутого и выпуклого (9 и 8) цилиндрических зеркал. Одна часть пучка возвращается в активную среду, а другая попадает на отражающую поверхность вогнутого цилиндрического зеркала 6 и далее на софокусное с ним выпуклое цилиндрическое зеркало 7, В этом втором цилиндрическом телескопе излучение также сходится

до осевой области, оставаясь по ширине того же размера, но так как фокусная ось второго цилиндрического телескопа F2 расположена в плоскости, которая перпендику- лярна фокусной оси FI первого

цилиндрического телескопа и параллельна оси конических зеркал FO, то синхронизация излучения происходит по координате, перпендикулярной координате синхронизации первой пары цилиндрических зеркал.

в итоге происходит фазовая синхронизация излучения по двум взаимно перпендикулярным координатам, что приводит к фазовой синхронизации по кольцевой апертуре, но в отличие от прототипа снижаются

световые нагрузки на зеркалах, повышается мощность генерируемого излучения и КПД, а расходимость приближается к предельной дифракционной, т.е. повышается эффективность генерации когерентного излучения.

Формула изобретения

Резонатор, содержащий плоское кольцевое зеркало,установленные коаксиально внутреннее и кольцевое внешнее конические зеркала, выполненные с прямолинейными

образующими, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности генерации когерентного излучения, на выходе конических зеркал установлена первая пара софокусных выпуклого и вогнутого цилиндрических зеркал, фокусная ось которых перпендикулярна оси конических зеркал и расположена от оси конических зеркал на расстоянии, равном сумме радиуса внутреннего конического зеркала и половины высоты выпуклого цилиндрического зеркала, между коническими зеркалами и первой парой цилиндрических зеркал установлена вторая пара софокусных выпуклого и вогнутого цилиндрических зеркал, фокусная ось

которых перпендикулярна фокусной оси первой пары и расположена от оси конических зеркал на расстоянии, равном сумме радиуса внутреннего конического зеркала и половины высоты выпуклого цилиндрического зеркала второй пары цилиндрических зеркал.

Использование:квантовая электроника, резонаторы для лазеров. Сущность изобретения: резонатор содержит плоское кольцевое зеркало, установленные коаксиально внутреннее и кольцевое внешнее конические зеркала с прямолинейными образующими. На выходе конических зеркал установлена первая пара софокусных выпуклого и вогнутого цилиндрических зеркал, фокусная ось которых перпендикулярна оси конических зеркал и расположена от оси конических зеркал на расстоянии, равном сумме радиуса внутреннего конического зеркала и половины высоты выпуклого цилиндрического зеркала. Между коническими зеркалами и первой парой цилиндрических зеркал установлена вторая пара софокусных выпуклого и вогнутого цилиндрических зеркал, фокусная ось которых перпендикулярна фокусной оси первой пары и расположена от оси конических зеркал на расстоянии, равном сумме радиуса внутреннего конического зеркала и половины высоты выпуклого цилиндрического зеркала второй пары цилиндрических зеркал. 1 ил. ё