ОПТИЧЕСКИЙ КВАНТОВЫЙ ГЕНЕРАТОР С МОДУЛИРОВАННОЙ ДОБРОТНОСТЬЮ Советский патент 1974 года по МПК H01S3/11 

Изобретение относится к квантовой электронике н .может использоваться для управления параметра.ми импульсов излучения оптических кваитовы.х генераторов (ОКГ), например, для получения одномодового режи.ма генерации. Известны ОКГ, содержащие оптический резонатор, активный эле.мент, модулятор добротности н поляризатор. Известные ОКГ не позволяют управлять поперечной структуро/ пучка излучения путем постепенрюго увеличения добротности резонатора в раднальнол: направлении. Предлагаемый ОКГ отличается от известных тем, что в его резонаторе уста/ювлена модулирующая ячейка с кольпевыми электродами, соединенными с источником питания, причем отнои1енне поперечного ячейки к ее длине выбрано в интервале диэлектрическая - где е,- и вг проницаемость ячейки соответственно пер пендикулярно к оптической оси и вдоль нее. Источник питания может быть выполнен в виде генератора импульсов с MOHOTOIHIO изменяющимся напряжением, создающим па торiiax модулирующей ячейки средний радиальный градиент напряжения (1,4-2,0)-j , где L/.2 - нолуволновое напряжение, d - оперечный размер ячейки. Это позволяет обеснечнть управление параетрами пучка излучения. На фиг. 1 показана модулирующая ячейка предлагаемого ОКГ; на фнг. 2 - оптическая схема ОКГ. Предлатаемый ОКГ содержит поляризатор /; модулирующую ячейку 2 с кольцевыми электродами 3, соединенными с источником 4 питания; активный элемент 5; оптический резонатор, образованный отражателями 6 и 7; пассивный или электрооптический модулятор 8 добротности. Вход источника питания соединен с блоком 9, служап им для запуска источника в момент возникновения генерации в резонаторе ОКГ. Блок 9 может содержать, например, разрядинк, поджигаемый светом, или фотоприемник, регистрирующий излучение ОКГ, например, частично выводимое из резонатора двулученреломляющим поляризатором /. Модулирующая ячейка (см. фиг. 1) может быть выполнена в виде пластинки из кристалла, обладающего продольным электрооптическим эффектом (КДР, АДР, ДКДР и т. д.), и установлена между двумя поляризаторами. Отношение среднего размера светового отверстия пластинки (например, СБСТОБОГО днаметра, если отверстие имеет форму круга) к ее длине гялбрапо равным (2-10) 1/ При использовании в предлагаемом ОКГ электрооптического модулятора добротиостп модулирующая ячейка 2 и модулятор 8 добротности могут быть выполнены па основе общего для этих элементов кристалла. Для повышения эффективности управления поперечной структурой пучка излучения ОКГ может быть снабжен 1 есколькими модулируЮП.1ИМИ ячейками, уетаповлепными последователы о и разделенными поляризаторами. Прп работе ОКГ активный элемент 5 возбужд;1егея системой накачки (не показана). При этом модулятор добротпостп резонатора ОКГ закрыт, а на электроды 3 модулирующей ячейки подано управляющее напряжение от источпика 4. Благодаря выбору указанного выше соотношения между поперечными и иродоль,)Ыми размерами ячейки 2 управляющее напряжение, поданное от источника 4, создает в пластипке резко пеоднородиое осесимметричное электрическое иоле Е, т. е. разность потенциалов между точками А, А не равиа разности потенциалов между точками Б, Б (см. фиг. 1). Это приводит к появлепию разпости потенциалов между точками А и Б, расположенными по радиусу па разном расстоянии от цептра, т. е. к появлению радиального градиента напряжения, характеризующего иеоднородность приложеиного поля Е. При скрещенных поляризаторах пропускание в любой точке светового отверстия ячейки 2 определяется выражением 2 Un-2 где / - иитеисивность света, выходящего из ячейки; /о - иитеисивпость света, паиравляемого в ячейку; Uf.2 - копстанта, характеризующая материал модулирующей ячейки. Вследствие неоднородпости электрического поля в ячейке 2 независимо от величины напряжения источника 4 нитания пропускание некоторых зон ячейки минимально, а некоторых - максимально. Таким образом, модулирующая ячейка 2 никогда полностью не открыта для падающего светового пучка и не закрыта. При срабатывании модулятора добротности максимальное пропускание соответствует только небольшой центральной зоне светового отверстия модулирующей ячейки 2. В момент достижения максимальной инверсии в активном элементе модулятор добротности открывается, и генерация ОКГ развивается в небольшой центральной областгг активного элемента, определяемой размером зоны высокого пропускашЯ ячейт: 2. Часть излучения, возникающего в осевой области резонатора, постзпает в блок 9, связанный с источником 4, вследствие чего напряжение на выходе источника 4 начинает изменяться (убывать) с заданной скоростью. Это вызывает постепенное увеличение зоны максимального пропускания от центра к краю светового отверстия ячейки 2. Добротность резонатора ОКГ при этом также увеличивается в радиальиом паправлепии (от центра к краю), т. е. обеснечивается улучшение модовой структуры излучения или регулирование длительности импульса. Прп подаче на модулирующую ячейку 2 постояипого папряжепия она представляет собой селектор поперечных мод. Предмет изобретения 1.Оптический квантовый генератор с модулированной добротностью, содержащий оптический резонатор, активный элемент, модулятор добротности и поляризатор, отличающийся тем, что, с целью обеспечения унравления параметрами пучка излучения, в резопаторе устаиовлепа модулирующая ячейка с кольцевыми электродами, соединенными с источником питания, нричем отношение поперечного размера ячейки к ее длине выбрано / в иитервале (2-10) 1 / , где е,- и е, - диэлектрическая проницаемость материала ячей.ки соответственно нерпекдикулярно к оптической оси и вдоль пее, что приводит к измепению поперечной структуры пучка. 2.Оптический квантовый генератор по п. 1, отличающийся тем, что источник питания выполнен в виде генератора импульсов с монотонно нзменяющимся нанряжением, создающим на торцах модулирующей ячейки средний радиальный градиент нанряжения (1,4-2,0) . - , где и - полуволновое наdпряжение, d - поперечный раз.мер ячейки.