Лазер с модулированной добротностью Советский патент 1992 года по МПК H01S3/117 

Изобретение относится к квантовой лектронике и может быть использовано в научных исследованиях, а также в машиностроительной, приборостроительной и электронной промышленности, например, для обработки материалов и при определении химического состава вещества.

.Известны оптические квантовые генераторы (ОКГ) с модулированной добротностью, модуляция излучения которых осуществляется благодаря наличию в ре зонаторе еханических модуляторов, фо-j тотропных веществ, а также Ьлектроили магнитооптических затворов .

Недостатки известных ОГК заключаются в TW4, что механические устройства, например вращающийся непрозрачМ1Й диск с отверстиями, установленный в фокусе телескопической системы, являются динамическими. Электро- или магнитооптические затворы обеспечивают модуляцию только поляризованного излучения генерации, при этом для питания управляющих элементов требуются достаточно высокое напряжение или большие токи.

Кроме того, фототропные затворы работают на фиксированных длинах вели вследствие чего для Каждого типа ОКГ Необходимо подбирать подходящие фототропные вещества, которые не всегда имеются.

Наиболее близким к предлагаемому . по технической сущности является лазер с модулированной добротностью, включающий j)e3OHaTop с расположенными внутри негр активным элементом,акустическим модулятором, состоящим из .

вибрлгора и управляющего элемента изт-/ ч т- х

F(t)FnSec (2 U ft),

фотоупругого материала 2J,°

Недостатком этого устройства явля-где F - минимальное фокусное расется плохое качество генерируемого из-стояние, задаваемое формулой

лумения. Это происходит вследствие то-, 2

го, что добротность для всех попереч-F 4yVJ J ;i )

ных типов колебаний резонатора почтиN оРт одинакова и поэтому генерируется однов()еменно большое число поперечных |Qгде f -ягт частота радиальных комод. Это препятствует многим важнымлебаний стержня; применениям лазеров.d - диаметр стержня;

Цель изобретения - селекция по-1 - длина стержня;

перечных типов колебаний.п - оптический показатель преломПоставленная цель достигается тем, jjления;

что в известном устройстве управляю-р -упругооптический коэффициент;

щий злемент выполнен в виде цилиндри-(| - максимальный потенциал упругоческого стержня, боковая поверхностьго смещения;

которого находится в акустическом кон-V - скорость распространения протакте с внутренней поверхностью ци- 20дольной упругой волны в мателиндрического вибратора, причем осьриале стержня;

модулятора совпадает с оптическойV - корни уравнения

осью резонатора., 9(-1

На фиг. 1 приведено предлагаемое i Q)+ -r-j I,()0, (2) устройство, общий:вил; на фиг. 2 - мо- 25

дулятор, общий вид.определяющего собственные частоты раУстройство содержит плоские зер-диальных колебаний,

кала 1 и 2 резонатора, активную ла-где d - коэффициент Пуассона упрузерную среду 3, акустический модуляторгого материала; , генератор 5 ультразвуковых колеба- ,IQ и I - функции Бесселя нулевого и НИИ, цилиндрический стержень 6 из фо-первого порядка, тоупругого материала, цилиндрическийВ качестве примера рассмотрим невибратор 7, представляющий собой, нап-одимовый ОКГ с модулятором добротносример, цилиндр из пьеэокерамики, нати, изготовленным из фотоупругого мавнутреннюю и внешнюю поверхности ко-териала, плавленый кварц в виде ци-. торого нанесены электроды. К электро- 35линдра диаметром см и длиной дам подводится переменное электричес-1 6 ом. Цилиндрический вибратор выкое напряжение. Параметры вибратораполнен из пьезокерамики титаната бап i подбираются так, чтобы его частота бы-рия, к которому, приложено управляющее ла близка к собственной частоте ради-напряжение 0,5 кВ с частотой f альных колебаний стержня. кГц. Вблизи такой частоты устаIнавливаются собственные радиальные

При работе ОКГ лазерный пучок рас-колебания стержня и фотоупругий мапространяется вдоль оси цилиндрическо-териал эквивалентен линзе с минимальго фотоупругого стержня, совершающегоным фокусным расстоянием м, корадиальные колебания. Радиальные коле- 45торое следует из формулы (1) при бания стержня, вызываемые вибратором,, п 1,45 р О 12 U

приводят к квадратичному изменению уп- ||б-1 С см. .Длярезонатора с ба-ругой деформации в поперечном сечениизой 0,5 м такой модулятор позволяет

стержня, которая, в свою очередь, выг,получить регулярную последовательность зывает распределение показателя пре- 50 одиночных импульсов с частотой следоломления, спадающее (растущее) квад-вания 120 кГц и осуществлять селекратично по радиусу от центра стержня.цию поперечных типов колебаний.

Поэтому при распространении лазерногоИспользование предлагаемого ОКГ с

пучка вдоль оси стержня фотоупругиймодулированной добротностью позвоматериал ведет себя как положительная- 55ляет осуществить селекцию поперечных

отрицательная сферическая линза.типов колебаний и улучшить качество

Фокусное расстояние F такой линзыгенерируемого пучка; осуществить пи зависит от времени t и определяетсяковый режим генерации с частотой слеЬыражениемдования импульсов, равной частоте

5841075

ультразвука; обеспечить модуляциюрации,

для неполяризованного излучения гене

ЛЛЗЕРС МОДУЛИРОВАННОЙ ДОБРОТНОСТЬЮ, включающий резонатор с расположенными внутри него активным элементом, акустическим модулятором, состоящим из вибратора и управляющего элемента из фотоупругого материала, О'Т- личающийся тем, что, с целью селекции поперечных колебаний, управляющий элемент выполнен .в виде цилиндрического стержня, боковая поверхность которого находится в акустическом контакте с внутренней поверхностькз цилиндрического вибратора, причем ось модулятора совпадает с оптической осью резонатора.

фиг.2