ЭЛЕКТРООПТИЧЕСКИЙ ЗАТВОР ОТРАЖАТЕЛЬ ДЛЯ МОДУЛЯЦИИ ДОБРОТИОСТИ РЕЗОНАТОРА ОПТИЧЕСКОГО КВАНТОВОГО ГЕНЕРАТОРА С ПОЛЯРИЗОВАННЫМ ИЗЛУЧЕНИЕМ Советский патент 1970 года по МПК H01S3/115 

Изобретение относится к квантовой электронике.

Известны электрооптические затворы-отражатели для модуляции добротности резонатора оптического квантового генератора () с поляризованным излучением, работа ош,ие па принципе двулучепреломления в аназотропных средах. Эти затворы-отражатели содержат модулятор разности фаз из оптически одноосного или кубического монокристалла с электродами, поляризационное устройство и копцевой отражатель. Элементы затворов изготовляют из различных оптических материалов и используют либо в разнесенном виде, либо предварительно собирают в единый узел посредством оптического контакта или с воздушны.ми промежутками.

Изготовление отдельных элементов затвора, их взаимная ориентация, сборка в единый узел связаны с серьезными технологическими трудностями и требуют применения специальных контрольно-измерительных и юстировочпых приспособлений. Оптические контакты разрушаются под воздействием лазериого излучения, градиента температур и ударных нагрузок. Сборка элементов с воздушными зазорами через переходные пластины (прокладки) увеличивает взаимную разъюстировку элементов затвора и ухудшает его механические свойства. Потери света в таких затвоpax весьма велики - даже в лучших из них превышают 13% за один проход лазерного излучения, что значительно ухудшает вы.ходные характеристики ОКГ.

Предлагаемый затвор-отражатель выполнен в виде единого оптически одноосного кристаллического моноблока, совмеш,аюшего функции модулятора разности фаз, поляризатора и отражателя света. В управляемой электрическим полем части моноблока изменяется плоскость поляризации излучения, а в неуправляемой - в зависи юсти от ориентации электрического вектора Е поляризованного излучения относительно отражающих граней - излучение разделяется по направления.м. Такое выполнение затвора-отражателя уппрощает технологию его изготовления и юстировку, повышает стойкость, надежность и стабильность работы. Благодаря отсутствию преломляюших поверхностей внутри моноблочного затвора-отралчателя потери в не.м как при наличии управляющего напряжения, так п при его отсутствии сведены к минимуму и определяются только потерями на поглощенпе в материале затвора, что, с одной стороны, позволяет существенно увеличить к.п.д. обычных мо юпмпульсных ОКГ, а с другой - использовать их с высокой эффективностью в таких ОКГ, как ОКГ с выведение.м энергии, предварительно накопленной в замкнутом резонаторе, ОКГ с синхронизацией и самосинхронизацией мод и др. На чертеже изображен затвор-отражатель, вырезанный из монокристалла дигидрофосфата калия (КДП). На боковые иоверхности монокристалла / нанесены серебряные электроды 2 и зеркальное покрытие 3. Входная грань затвора перпендикулярна оптическор оси кристалла, а противоположная скошена под углом полного внутреннего отражения в ней. Кристаллографическая ось X параллельна входной грани и плоскости скоса. Зеркальное покрытие 3 нанесено на боковую грань, прилегающую к плоскости скоса, составляющую с ней угол полного внутреннего отражения. Вместо : еркального покрытия можно исиользовать прямоугольную призму-крышу с ребром, нерпендикулярным или параллельным оптической оси Z, выполненную как едигюе целое с кристаллическим моноблоком. Для устранения потерь на френелевское отражение от входной грани она может быть срезана под углом Брюстера к падающему на нее излучению. В качестве материала для моноблочного затвора-отражателя может оыть использован любой оптически одноосный монокристалл, обладающий электрооитическим эффектом. Описываемое устройство работает следующим образом. Линейно-ноляризованное излучение активного тела ОКГ с направлением колебаний электрического вектора Е в плоскости YZ моноблока падает по нормали к его входной грани. Нри отсутствии на электродах напряжения в части моноблока, управляемой электрическим полем (между электродами), электрический вектор Е поляризованного излучения активного тела не изменяется. Если напряжеиие иа электродах равно полуволиовому, положение вектора Е на выходе управляемой полем части моноблока изменяется на 90° относительно положения этого векто а на входе в моноблок. В зависимости ог ориентации вектора Е падающего излучения относительно отражающих граней моноблока на плоскости скоса излучение разделяется по направлениям, а именно: излучение с направлением колебаний вектора Е в нлоскости XZ отражается от плоскости скоса как обыкновенный луч, т. е. под углом 90° к своему первоначальному паправлепию и, следователььо. по нормали к зеркальному покрытию, а излучение с направлением колебаний вектора Е в плоскости YZ отражается как необыкновенный луч, т. е. нод углом 90° +а к своему первоначальному направлению и, CvTeдoвaтeль.но, нод углом а к нормали зеркального покрытия. Угол а оиределяется нз выражения По и /7е - показатели преломления обыкновенного и необыкновенного лучей соответственно. Таким образом, при отсутствии напряжения на электродах излучение активного тела на выходе моноблока не совпадает по направлению с излучением на его входе и поэтому выводится из резонатора ОКГ, вследстВИИ чего создаются условия для инверсной заселенности метастабнльного уровня активного тела. При приложении же к электродам полуволнового напряжения излучение на выходе моноблока совнадает по направлению с излучением на его входе, вследствие чего создаются условия для развития генерации. Для увеличения угла разделения а-лучей торцовая часть моноблока, включающая плоскость скоса и зеркальное покрытие 3, может быть выполнена в виде прямоугольной крыши- отражателя с ребром, параллельным одной из кристаллографических осей X, Y. Крыща в этом случае представляет сооои единое целое с моноблоком. Предмет изобретения 1. Электроонтический затвор - отражатель для модуляции добротности резонатора оптического квантового генератора с поляризованным излучением, вынолненный из оптически одноосного кристалла.в форме параллелепипеда с кольцевыми параллельными электродамн на концах кристалла, ребра которого иерпендикулярпы одному из основании и параллельиы оси Z, отличающийся тем, что, с целью умеиьщеиия световых потерь, упрощения юстировки, повышения надежности и стабильности, другое основание кристалла выполнено в форме по крайней мере одной отражающей грани, угол наклона которой к оптической оси кристалла равен углу полного внутреннего отражения или превышает его. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что на часть боковой грани, противолежащую наклонному основанию и ограниченную электродом, нанесено отражающее покрытие.