Лазер с перестраиваемой частотой излучения Советский патент 1984 года по МПК H01S3/10 H01S3/20 

Изобретение относится к лазерной технике и может быть использовано для решения научных и технических за дач, требующих перестраиваемого по частоте .лазерного излучения с низКИМ уровнем спектрально-несел1ективн излучения (фона). Известны лазеры, состоящие из задающего генератора оптического излучения и каскадов усиления,- в кото рмхцпя селекции и перестройки часто ты излучения используется .дифракционная решетхаС JI Однако в выходном пучке излучения таких лазеров наряду с монохроматичной линией генерации наблюдается спектрально-неселективная часть (фон), обусловленная сверхлюминесценцией активного вещества генератора с интегральньм уровнем мощности сравнимым с мощностью генерации. Наиболее близким к изобретению является лазер с перестраиваемой частотой излучения, содержащий задающий генератор, состоящий из аг тивной среды, расширителя пучка, дифракционной решетки, установленной на валу, и выходного зеркала, а также диафрагму с фокусирующей и коллимирующей лин зами и усилитель, состоящий из активной среды 23. Ширина линии генерации лазера с ка кадом усиления определяется задающим генератором, ее мощность каскадом усиления. Однако каскад усиления усиливает также падающее на него спектральнонеселективное излучение задающего генератора. Чтобы избежать этого, тр буется оптическая развязка между генератором и каскадом усиления. Для этого использована трехпризменная си тема, пространственно разводящая час ти излучения задающего генератора, и , . „ диафрагма с фокусирующей и коллимиру ..щей линзами, пропускающая в каскад усиленич лишь его часть вблизи линии генерации. Дисперсия призменной сист Bll мала, и область неподавленного фона вблизи линии генерации составля ет 10-20 А. Область спектра, пропускаемая призменной системой, должна .перемещаться синхронно с изменением длины волны генерации задающего гене ратора. Однако это требует сложной . системы сканирования призм. Целью изобретения является повьпоение монохроматичности и мощности излучения за счет подавления фона по частотах, отличных от перестраиваемой в пределах спектра усиления частоты генерации. Эта цель достигается тем, что в лазер с перестраиваемой частотой излучения, содержащий задающий генератор, состоящий из активной среды, расширителя пучка, дифракционной решетки, установленной на валу, выходного зеркала,а также диафрагму с фокусирующей и коллимирутащей линзами и усилитель, состоящий из активной среды, введены дополнительная дифракционная решетка и оптическая поворотная система. Дополнительная диЛракционная решетка расположена на одном валу с дифракционной решеткой задающего генератора и выполнена с числом штрихов на 1 мм, равным числу штрихов на 1 мм дифракI иoннoй решетки задающего генератора. Оптическая поворотная система установлена между выходным зеркалом и дополнительной дифракционной решеткой, а фокусирующая линза, диафрагма, коллимирующая линза и усилитель установлены последовательно по пути излучения, отраженного от дополнительной дифракционной решетки. При этом оптическая поворотная система может быть совмещена с выходным зеркалом и выполнена в виде поворотной призмы. На фиг.1 изображен лазер с перестраиваемой частотой излучения, на фиг.2 - часть схемы лазера. Лазер состоит из активной среды 1, линз 2,3, представляющих собой расширитель пучка, дифракционной решетки 4 и дополнительной дифракционной решетки 5, расположенных на валу 6, выходного зеркала 7, совмещенного с „ - поворотной призмой, фокусирующей „ f t-f линзы 8, диафрагмы 9, коллимирующей ,Д „ ,. инзы 10, активной среды 11 и приз. мы I . Активная среда 1, расширитель пучка, состоящий из линз 2 и 3, дифракционная решетка 4 и выходное зеркапо 7 образуют задающий геиератор. Перестройка частоты генерации осуществляется вращением вала 6. На фиг.2 изображена часть схемы лазера, где выходное зеркало 7 представлено в виде отдельного элемента, а оптическая поворотная система представляет собой поворотные зеркала 13. Лазер работает следующим образом. Излучение задающего генератора с помощью поворотной призмы направля ется под углом 87-88 к оси вала 6 на дифракционную решетку 5, расположенную автоколлимационно, и дифрагирует на ней. Угол определяется так чтобы отраженное дополнительной дифракционной решеткой излучение не совпадало с падающим излучением. Дополнительная дифракционная реше ка имеет общую с дифракционной решет кой задающего генератора, ось вращени их штрихи параллельны и числа их на 1 мм равны, а плоскости повернуты на некоторый угол, определяемый конкр1ет ной конструкцией задающего генератора частности,расширителя пучка. Иа фиг.1 угол между плоскостями решеток равен 0. Из возникшего разложенного по уг лу пучка отракенкого от дополнительной дифракционной решетки излучения диафрагма с фокусирующей и коллимирую,щей линзами,вьтолняющая роль пространстванного фильтра, вырезает и пропускает на усилитель излучение в узкой спектральной полосе. Если же

V пространственный фильтр настроен на пропускание генерации на какой-либо частоте, то он автоматически пропускает ее и при перестройке частоты, осуществляемой вращением вала 6. Таким образом, прошедшее через пространственный фильтр излучение попадает в усилитель и, усилившись, выходит из лазера. Если в резонаторе задающего генератора кроме дифракционной решетки нет элементов, обладающих угловой дисперсией, то пропускание фильтра будет автоматически синхронизировано с частотой генерации при перестройке этой частоты в пределах спектра усиления активного вещества. Повышение селективности подавления фона достигается за счет высокой дисперсии дополнительной дифракционной решетки. В данном лазере повышаются монохроматичность и выходная мощность так как дополнительная дифракционная решетка понижает уровень фона в 10-1-00 раз, а область вблизи линии генерации составляет 0,1-0,2 ни, что в 10 раз меньше, чем в прототипе.

1. ЛАЗЕР С ПЕРЕСТРАИВАЕМОЙ . ЧАСТОТОЙ ИЗЛУЧЕНИЯ, содержащий задаюо й генер атор, состоящий из активной среды, расщирителя пучка, дифракционной решетки, установленной на валу и выходного зеркала, а также диафрагму с фокусирующей и коллимирующей лин.зами и усилитель, состоящий , из активной среды,о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью пов.ышения монохроматичности и мощности излучения за счет подавления фона на частотах, отличных от перестраиваемой в пределах спектра усиления частоты генерации, в него введены дополнительная дифракционная решетка и оптическая поворотная система, при этом дополнительная дифракционная решетка расположена на одном валу с дифракционной решеткой задающего генератора и иыполнена с числом штрихов на 1 мм, равным числу штрихов на 1 мм дифракционной решетки задающего генератора, оптическая поворотная система установлена между выходным зеркалом и дополнительной дифракционной решеткой, а фокус,ирующая линза, диафрагма, коллимирующая линза и усилитель установлены последбвательнр по пути излучения, отраженного от.дополнительной дифракционной решетки. 2. Лазер по п.1, отличаю- щ и и с я тем, что оптическая поворотная система совмещена с выходным зеркалом и выполнена в виде поворот9D ной приз1 а 1.