Лазер Советский патент 1982 года по МПК H01S3/00 

Изобретение относится к области квантовой электроники, в частности, к устройствам импульсного или непрерывного действия с регулир земой длительностью импульса излучения или мощностью. Известен лазер, содержащий две активные среды (генератор и усилитель) источниками накачки и оптическую систему I. Однако, это устройство требует применения сложной системы синхронизации генератора с усилителем. Другим недостатком цвляется то, что оптическ(ая система лазера из-за наличия в ней полупрозрачных элементов имеет недостаточно широкий спектральный диапазон /чиач/м-лш 102 (Лтах) roin - верхняя И НИЖНЯЯ граница длины волны), к недостаткам следует отнести также наличие двух активных сред с источниками накачки и трудности при конструировании лазера, обусловленные ограниченным выбором или полным отсутствием прозрачных, однородных и оптически прочных материалов для дальних ультрафиолетового и, особенно, инфракрасного диапазонов. Наиболее близким к предлагаемому изобретению является лазер, содержащий резонатор, внутри которого расположена активная среда с источником накачки 2.

(54) ЛАЗЕР В данном устройстве оптическая система включает в себя сложные конструктивные элементы, в частности затвор для модуляции добротности и полупрозрачные элементы, которые сужают спектральный диапазон до тах//.тт 102. Цель изобретения - расширение спектрального диапазона и повыщение эффективности управления мощностью и длительностью импульса излучения. Это достигается тем, что резонатор в предлагаемом лазере образован крышеобразным и плоским металлическими зеркалами, между активной средой и плоским металлическим зеркалом расположен плоский зеркальный дифракционный экран, выполненный подвижным в направлении, перпендикулярном оптической оси, и перекрывающий не менее половины апертуры пучка излучения, причем зеркальная поверхность экрана обращена к активной среде и параллельна ребру крышеобразного зеркала. При этом вдоль ребра крышеобразного зеркала выполнена щель регулируемой ширины. Па чертеже изображена схема предлагаемого устройства. Лазер содержит активную среду 1 с источником накачки (на чертеже не показан), крышеобразное и плоское металлические зеркала 2 и 3, плоский зеркальный дифракционный экран 4 с механизмом 5 перемещения, выполненным, например, в виде микрометрического винта, причем в крышеобразном зеркале 2 выполнена щель 6 регулируемой ширины.

Устройство работает следующим образом. Так как дифракционный экран 4 перекрывает не менее половины апертуры резонатора, образованного зеркалами 2 и 3, то генератор лазера возбуждается только той долей излучения, которая проникает в область геометрической тени экрана 4, в результате чего оптический путь луча в генераторе имеет дифракционный излом на краю экрана 4. Угол излома, а с ним добротность резонатора, и следовательно, длительность импульса излучения или мощность регулируют перемещением экрана 4 в направлении, перпендикулярном оптической оси, либо изменением ширины щели 6 в крышеобразном зеркале 2. Излучение генератора, теряемое на краю экрана 4, усиливается путем многократного прохождения излучения через активную среду I. При фиксированной щирине -щели 6 крышеобразного зеркала 2 число проходов зависит от глубины вдвигания экрана 4 в резонатор, однако не превышает четырех. В процессе многократного прохождения через активную среду 1 начальное сечение пучка генератора увеличивается благодаря дифракционной расходимости до размера выходной апертуры лазера, который определяется рабочей площадью зеркальной поверхности дифракционного экрана 4.

Лазер прост в изготовлении и эксплуатации, так как его оптическая система не содержит (в отличие от прототипа) затвора для модуляции добротности и дорогостоящих полупрозрачных элементов. Кроме того, его оптическая система имеет широкий спектральный диапазон, который в случае безокопной активной среды составляет Лшах//мпш 10 (вместо 102- в прототипе), так как ширина диапазона определяется лишь отражательной способностью используемых оптических материалов, в частности металлов. При неизменном уровне накачки и параметров активной среды можно плавно регулировать мощность излучения. Причем регулирование мощности

импульсного лазера достигается плавным изменением длительности импульса.

Эффективность данного лазера подтверждается результатами эксперимента на активной среде импульсного химического DF-С02 лазера с передачей энергии; длина волны излучения 10,6 мкм; коэффициент усиления слабого сигнала 0,05-

0,06 смреализованный диапазон плавной регулировки длительности импульса- от нескольких мкс до 100 не, причем полученная длительность 100 не не является предельной для данного устройства, поскольку она онределяется в данном случае особенностями источника накачки и активной среды.

Формула изобретения

Лазер, содержащий резонатор, внутри которого расположена активная среда с источником накачки, отличающийся тем, что, с целью расширения спектрального диапазона и повышения эффективносл: управления мощностью и длительностью лмпульса излучения, резонатор образован крышеобразным и плоским металлическими зеркалами, между активной средой и плоским металлическим зеркалом расположен плоский зеркальный дифракционный экран, выполненный подвижным в направлении, перпендикулярном оптической оси, и перекрывающий не менее половины апертуры пучка излучения, причем зеркальная поверхность экрана обращена к активной среде и параллельна ребру крышеобразного зеркала.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что вдоль ребра крышеобразного зеркала выполнена щель регулируемой ширины.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1.Максимов В. В. и др. Экспериментальное исследование способа управления формой импульса излучения усилителя на СОд, «Квантовая электроника, 1979, 6, № 3, с. 513.

2.Патент Великобритании 1355637, кл. Н 01 S 3/00, опублик. 1974 (прототип).