ОПТИЧЕСКИЙ КВАНТОВЫЙ ГЕНЕРАТОР Советский патент 1970 года по МПК H01S3/106 

Изобретение относится к области квантовой злектроники и может быть использоваио при конструировании тазовых оптических квантовых генераторов.

В настоящее время в науке и технике широко применяются одночастотные газовые оптические .квантовые генераторы, состоящие из резонатора, образованного двумя зеркалами, и газоразрядной трубки с активной усиливающей однокомлонентной или многокомпонентиой газовой средой.

Известные газовые квантовые генераторы имеют потери, одинаковые в пределах контура усиления активного вещества, что затрудияет получение одночастотного реж«ма генерации и уменьшает .мощность генерации IB одночастотиом режиме ;пр« больших длинах активного вещества и резонатора.

Целью описываемого изобретения является повышение мощности одночастотных газовых квантовых генераторов при больших длинах активной среды и резонатора.

Эта цель достигается созданием ОКГ с селективными потерями. Селективные потери получают при внесении в резонатор находящегося в продольном магнитном толе поглощающего вещества, контур линии поглощения которого в значительной степени совпадает с контуром линии усиления активной среды генератора.

На фиг. 1 изображен резонатор газового ОКГ с селективными потерями; иа фиг. 2 - частотные характеристики усиления и потерь в ОКГ.

Для .получения селективных потерь в резонатор (образованный зеркалами I и 2} газового оптического ква.нтового генератора, имеющего разрядную трубку 5 с активным усиливающим веществом, помещают трубку

4 с поглощающим веществом (резонансную поглощающую ячейку), контур линии поглощения .которого совпадает или в значительной степени перекрывается контуром линии усиления активного вещества. Резонансную поглощающую ячейку помещают в однородное про.дольное магнитное поле напрял енностью Я.

Зависимость суммарных потерь b (кривая 5), которые состоят из селективных Кч / и неселективных &о потерь (кривая б), н усиления KV / (кривая 7) от частоты v в ОКГ с резонансной поглощающей ячейкой в продольном -магнитном поле иоказа.иа на фиг. 2( центральные частоты vo контуров усиления и поглощения при Я 0 совпадают). Сум-марные потери минимальны для v vo. Таким образом, создаются предпочтительные условия для генерации на центральной частоте. Это обстоятельство может быть использоваяо для

получения одночастот.ного режима генерации

на V2 VQ.

Одночастотный режим генерации осуществляется, если для соседней (по отношению к ло) сабственной частоты vi резонатора вьиполняется условие К (vi). В ОКГ с селективными .потерями d(vo) значительно меньше (vi), но -в этом генераторе при .получении одночастотной генерации без селективных потерь b((vi). .Поскольку мощность генерации пропорциональна разности усиления и потерь, то очевидно преимущество генератора с селективлыми потерями.

Изобретение было использовано в ОКГ с селект-ивными потерями на длину волны К 0,16 мк, резонатор которого выполнен из (ПЛОСКОГО и сферического зеркал, причем радиус кривизны последнего составляет R ,5 мВ резонатор помещена трубка, заполненная смесью Не - Ne, длина разряда в которой равнялась 50 см, и резонансная поглощающая ячейка, заполненная чистым неоном при давлении несколько мм рт. ст. Центральные частоты контуров усиления и поглощения приMiepHO раины. Разряд в обеих прубках с окнами под углом Брюстера возбуждают постоянным токОМ. Магнитное поле в ячейке создают соленоидом. Неоднородность магнитного поля в пределах длины поглощающего слоя / 12 см не превышала .

В результате был осуществлен адночастотный режим генерации в ОКГ с селективными потерями. Число генерируемых продольных мод (для подавления поперечных мод использовалась диафрагма перед сферическим зеркалом) коптролировалось при помощи гетеродинного способа исследования генерируемого излученяи. При длинах резонатора 119, 130, 143 см, давлении неона в ячейке 2-5 мм рт. ст., широком диапазоне токов разряда мощность одночастотной генерации примерно в три раза выше, чем мощность в одночастотном режиме при тех же длинах резонатора, но при отсутствии селективных потерь и разряда в резонансной ячейке. Оценки показали, что, например, в одночастотном ОКГ с длиной резонатора 130 см при давлении неона в ячейке 2 мм рт. ст. и токе разряда 40 ма Аи„ 725 Мгц, разность усиления и потерь K-,J - &{vo) 1,, а при отсутствии селективных потерь и разряда в ячейке к.,1 b(vo) 0,4-10-2.

Предмет изобретения

Оптический квантовый генератор, содержащий газоразрядную трубку с усиливающей средой и резонансную поглощающую ячейку, отличающийся тем, что, с целью получения ои1Ночастот.ного режима генерации, резонансная поглощающая ячейка помещена в продольное магнитное поле.

/:

7 /

у Z