Лазер с перестраевымым спектром генерации Советский патент 1979 года по МПК H01S3/00 

(54) ЛАЗЕР С ПЕРЕСТРАИВАЕ№М СПЕКТРОМ ГЕНЕРАЦИИ

I Цель изобретения - формирование и перестройка произвольного спектра генерации в пределах спектра усиления без изменения положения элементов резонатора и без увеличения их числа пропорционально числу вьщеляемых длин волн. Для этого в известном лазере с перестраиваемым спектром геиерации, содержащем источник накачки, актив™ ную среду, в которой возбуждается инверсия на различных спектральных переходах, маску с прорезями и резонатор, включающий одну дифракционную решетку, между решеткой и одним из; автоколлимационных (т.е.установленных перпендикулярно оси лазера) зеркал резонатора установлен изображающий оптический элемент (например, зеркало или линза) так, что фокусное расстояние элемента равно его расстоянию от зеркала. Введение этого элемента резко улучшает разделе ние монохроматических пучков вблизи поверхности автоколлимационного зеркала, расположенного так, что центр его кривизны совмещен с изображением точки пересечения поверхности решетки и оси лазера, которое создается изображающим оптическим элементом. Благодаря этому выполняется условие нормального{по радиусам зеркала) падения всех монохроматических пучков, идущих от решетки, на автоколлимационное зеркало. Поэтому они отражаются назад по первоначальному направлению и,таким образом,создаются условия для их генерации, что в сочетании с. хороним пространственным спектральным разрешением монохроматических мод, перетяжки которых расположены вблизи автоколлимационного зеркала,позволяет выделять произволь ные спектральные диапазоны генерации в пределах спектра усиления путем пространственной фильтрации. Для это го перед автоколлимационным зеркалом .установлена маска, прорези на которо снабжены неселективными оптическими аттенюаторами и расположены произвол но на площади, один из размеров которой, ориентированный вдоль направления дисперсии, совпадает с шириной спектра усиления, а второй - с диапа зоном перемещения маски. Перемещени маски в направлении, перпендикулярном дисперсии, позволяет осуществлят произвольную во времени перестройку спектра. Генерация на различных длинах волн в лазерах зачастую не бывает независи м6й либо из-за наличия общих уровней, либо из-за межмолекулярного взаимодействия. Для выравнивания порогов генерации и возбуждения генер ции одновременно на всех выделенных длинах волн в соответствующие вырез маски встроены неселективные оптиче кие аттенюаторы. К аттенюаторам не предъявляются требования спектральной избирательности, они должны лишь быть прозрачны для всех выбранных длин волн и, в подавляющем большинстве, могут быть выполнены из одного и того же материала. Аттенюаторы могут быть использованы также для создания необходимого соотношения интенсивностей генерации на различньах длинах волн. Они могут быть выполнены в виде плоскопараллельных прозрачных пластин, встроенных в вырезы маски на шарнирах. Поскольку потери излучения вследствие отражения зависят от ориентации пластин, поворот пластин изменяет интенсивность соответствующих спектральных мод. На фиг,1 схематически изображен предлагаемый лазер; на фиг,2 - вид по стрелке А на фиг„1. Лазер состоит из активной среды 1, источника 2 накачки, автоколлимациониых зеркал 3 и 4, плоской дифракционной решетки 5, изображающего зеркала б, маски 7, выполненной в виде диска, насаженного на вал мотора, мотора 8, оптических аттенюаторов 9 и шарниров 10. Активная среда 1 и источник 2 накачки подобраны так, что создается инверсия на различных спектральных переходах. Зеркало 3 является выходным. Решетка 5 расположена неавтоколлимационно. Зеркало б строит изображение точки пересечения поверхности .решетки и оси лазера в точке о и расположено так, что расстояние Е между ним и зеркалом 4 равно фокусному расстоянию f зеркала 6, а расстояние между зеркалом 4 и точкой о равно радиусу кривизны Кзеркала 4. Излучение, идущее от плоского выходного зеркала 3, дифрагирует на решетке. Возникающие при этом монохроматические пучки фокусируются зеркалом 6 на поверхности зеркала 4 и отражаются от него в противоположных направлениях обратно к зеркалу 3. Спектр генерации задается положением вырезов на диске и ориентацией аттенюаторов 9,Перестройка спектра осуществляется вращением диска и может производиться с большей скоростью, так как не предъявляется практически никаких требований к стабильности положения оси вращения и жесткости диска. Технико-экономический эффект подтверждается результатами проведенных экспериментальных исследований и заключением предприятия. Формула изобретения Лазер с перестраиваемым спектром генерации, содержащий источник накачки, активную среду, маску с прорезями, резонатор, включающий одну дифракционную решетку, отличающийся тем, что, с целью формирования и перестройки произвольного спектра генерации в пределах спектра усиления без изменения положения элементов резонатора и без увеличения их числа пропорционально числу выделяемых длин волн, он снабжен изображакяцим оптическим элементом.

расположенным между решеткой и одним из зеркал резонатора так, что фокусное расстояние элемента равно его расстоянию от зеркала, расположенного так, что центр кривизны последнего совмещен с изображением точки пересечения поверхности решетки и оси лазера, а прорези на маске снабжены неселективными оптическими аттенюаторгииш.