Способ управления излучением оптического квантового генератора Советский патент 1974 года по МПК H01S3/00 

(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ИЗЛУЧЕНИЕМ ОПТИЧЕСКОГО КВАНТОВОГО ГЕНЕРАТОРА

1

Изобретение относится к квантовой .. электронике и может быть использовано при скоростной съемке, в дальнометрии, го лографии для получения мощных оптических импульсов с вьюокой степенью пространст- венной и временной когерентности излучения.

Известен способ модуляции добротности резонатора оптического квантового генератора (ОКГ), согласно которому улучшение модовой структуры выходного излучения ОКГ достигается двухступенчатым увеличением добротности резонатора ОКГ. При этом добротность в любой момент времени остается примерно одинаковой для всех точек поперечного сечения резонатора.

Однако при использовании известного способа не исключена возможность возникновения генерации одновременно в нескольких каналах, расположенных параллельно или под углом к оси резонатора, которая ухудшает пространственную структуру излучения и увеличивает угол расхождения излучения. В принципе эта возможность 1можеТ быть устранена введением в резо натор т фрвгмы, что, однако, существенно снижает выходную энергию ОКГ, и следовательно, не целесообразно.

Цель изобретения - улучшение поперечиной модовой структуры генерации ОКГ (селекция поперечных мод) и обеспечение возможности регулирования длительности импульса генерации.

Цель достигается тем, что добротность резонатора изменяют не сразу для всего поперечного сечения резонатора, а увеличивают ее постепенно в радиальном нагправлении симметрично относительно оси резонатора. При этом скорость движения фронта зоны высокой добротности выбирают равной 1О® м/сек, это движение может быть направлено от центра к краю и наоборот.

На фиг. 1 и 2 изображены графики, иллюстрирующие возможные варианты движения фронта зоны высокой добротности при осуществлении предлагаемого способа управления излучением (ЖГ.

Предлагаемый способ может быть осуJцecтвлeн с помощью электрооптического

затвора. При этом .{как и в известных способах управления излучением) в на|чапьный период накачки ОКГ затвор вы}ключен, т, е. добротность резонатора ми нимальна. В момент tj соответствующий максимальной инверсии населенности в активном элементе, пропускание затвора увеличивают путем подачи управляющего нмпульса таким образом, чтобы добротность ; резонатора достигла максимального значе-

НИИ Ттолько в небольшой зоне ради-

. макс усом Q , лежащей, например, на оси ре

зонатора (фиг, 1), Такое пространственно ограниченное повьщ1ение пропускания мо жет быть достигнуто выбором специальной известной конструкции электрооптического затвора или введением дополнительных электрооптических элементов.

В момент t затвор, следовательно,

открыт и действует как диафрагма, т. е. обеспечивает формирование через некоторы промежуток времени Д t j в осевой зоне

резонатора { t импульса генера-

ции на низшем типе колебаний (селекцию поперечных мод).

Одновременно с формированием импульс ,генерации в зоне t - 1. добротность резонатора начинают увеличивать в радиальном направлении (от центра к краю резонатора радиус поперечного сечения которого R) симметрично относительно оси резонатора. При расширении зоны высокой добротности область генерации также начинает распространяться от центра к краям резонатора с сохранением своей пространственной структуры.

Во внешней части зоны высокой добротности (to t IC, t на фиг. 1 заштрихована) генерация развивается, но медленнее, чем во внутренней зоне ( С TQ ),

так что импульс генерации в зоне

iitформируется только к моменту

Ь. t;fAi: f/jiiq , где At,,- время задержки развития генерации в зоне отноСкорость движесительно зоны t Х tf

ния фронта зоны высокой добротности выбирают таким образом, чтобы к моменту t

область максимальной добротности резонатора, т. е. область максимального пропускания затвора, достигла радиуса t.

В результате генерация в каждой jio- следующей зоне происходит йри минимальном ур9вне потерь, т. е. выходная-энергия ОКГ практически не уменьшается,

5 Таким образом, при использовании предлагаемого способа генерация во всех зонах развивается из небольшой центральной зоны, в которой генерация осуществляется на низшей поперечной моде. За счет этого генерация во всех областях резонатора происходит на одной этой моде,

Предлагаемый способ позволяет также регулировать в широких пределах длитель; ность импульса генерации путем изменения 15 скорости движения фронта зоны ысокой добротности, т. е. скорости распространен I ния генерации по сечению резонатора. В некоторых случаях утри peryjmpoBaHHH 1 длительности импульса г.енерации целесооб; 20 , разно придать зоне высокой добротности I , форму узкого кольца с одаовременно возрастающими внутренним и наружным радиусами (фиг. 2). Направление движения зоны высокой добротности может быть выбра но не только от центра к краю, как в рписанных примерах, но и наоборот, от кран к центру (показано стрелками на фиг, 2).

. Достоинством предлагаемого способа является также то, что для его осуществ- 30 ления могут быть использованы модулято- , ры различного типа (электрооптические, полупроводниковые, магнитооптические и т. д.)

Способ может быть использован для 36. улучшения модовой структуры излучения : ОКГ, работающих как в моноимпульсном режиме, так и в режиме свободной гене рации.

I Предмет изобретения

Способ управления излучением оптического квантового генератора, основанный на изменении добротности резонатора, отли чающийся тем, что, с

ч

, целью улучшения поперечной мо- довой структуры излучения оптического iквантового генератора и обеспечения воз-

i можности регулирования длительности им,.,

пульса излучения, добротность резонатора

i изменяют в радиальном направлении симметрично относительно оси резонатора со скоростью 1Об м/сек, например,

путем создания в электрооптической ячейке неоднородного электрического поля с последующим изменением этого поля во времени.