усилитель с инжекционным захватом
Классы МПК: | H01S3/082 с несколькими резонаторами, например для выбора вида колебаний |
Патентообладатель(и): | Бурмистров Вячеслав Владимирович |
Приоритеты: |
подача заявки:
1993-06-23 публикация патента:
27.09.1995 |
Использование: в машиностроении, в частности в устройствах для создания мощного, когерентного, одночастотного излучения с широким диапазоном перестройки частоты генерации. Сущность изобретения: усилитель содержит N M активных элементов, расположенных таким образом, что их оптические оси образуют двухмерную прямоугольную решетку размерностью N M, с шагом d1 и d2 по осям решетки, а со стороны задних поворотных зеркал введено дополнительное зеркало 39, выполненное в виде плоскопараллельной пластины из материала, прозрачного для излучения, внешняя сторона которой является глухим зеркалом, а толщина h2 определяется выражением h2= d2(n22-sin2
)1/2/sin2
, где
угол между оптическими осями активных элементов и нормалью к введенному дополнительно поворотному зеркалу-пластине; n2 показатель преломления материала пластины на длине волны генерации; d2 - расстояние между оптическими осями активных элементов вдоль оси решетки активных элементов, а коэффициенты отражения граней выходного зеркала r1 и r2 внутренней грани дополнительного зеркала-пластины r3 связаны выражением r1(1-r23)(1-r2)2 = r2r3, где r1 - коэффициент отражения внешней поверхности выходного зеркала; r2 коэффициент отражения внутренней поверхности выходного зеркала; r3 коэффициент отражения внутренней поверхности поворотного зеркала. Два задних поворотных зеркала и два передних поворотных зеркала расположены таким образом, что их плоскости попарно перпендикулярны друг другу, а линия пересечения их плоскостей составляет угол
с плоскостью дополнительного зеркала 39. Толщина пластин-зеркал выбирается таким образом, чтобы излучение, циркулирующее в активном кольце усилителя, отраженное от двух граней этого зеркала, попадало как в активные элементы, составляющие кольцо по ходу луча, так и в соседнее активное кольцо. В результате этого происходит инжекционный захват во всех активных элементах усилителя и весь усилитель будет работать в когерентном режиме на частоте задающего генератора 42. В этом случае расходимость выходного излучения определяется общей апертурой усилителя, а при выполнении определенного условия выходные пучки будут иметь одинаковую амплитуду и, следовательно, контрастность интерференционной картины в дальней зоне будет максимальной. 4 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4




Формула изобретения
УСИЛИТЕЛЬ С ИНЖЕКЦИОННЫМ ЗАХВАТОМ, содержащий активные элементы, оптические оси которых параллельны, помещенные в общий кольцевой резонатор, состоящий из двух задних по отношению к излучению, выходящему из усилителя, поворотных зеркал, двух передних зеркал, одно из которых поворотное, а другое выходное и которое выполнено в виде плоскопараллельной пластины толщиной h1, определяемой выражением
где

n1 показатель преломления материала пластины на длине волны генерации;
d1 расстояние между оптическими осями активных элементов,
и задающий стабилизирующий генератор, отличающийся тем, что он содержит N



где

n2 показатель преломления материала пластины на длине волны генерации;
d2 расстояние между оптическими осями активных элементов вдоль оси решетки активных элементов,
а коэффициенты отражения граней выходного зеркала r1, r2 и внутренней грани поворотного зеркала-пластины r3 связаны выражением
r1 (1 r3)2 (1 r2)2 r2 r3,
где r1 коэффициент отражения внешней поверхности выходного зеркала;
r2 коэффициент отражения внутренней поверхности выходного зеркала;
r3 коэффициент отражения внутренней поверхности поворотного зеркала,
при этом два задних поворотных и два передних зеркала расположены таким образом, что их плоскости попарно перпендикулярны друг другу, а линия пересечения их плоскостей составляет угол b с плоскостью дополнительного зеркала.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к квантовой электронике и может быть использовано для создания источников мощного одночастотного излучения с широким диапазоном перестройки частоты генерации. Известен инжекционный усилитель, представляющий собой волноводный СО2 лазер с кольцевым резонатором, состоящим из трех поворотных и выходного зеркал, управляемый стабилизированным перестраиваемым задающим генератором. Недостатками такого усилителя являются низкая удельная выходная мощность, т.е. выходная мощность с единицы длины усилителя, а также сравнительно большая расходимость выходного излучения, определяемая диаметром используемого волновода. Для повышения выходной мощности усилителя, при заданной мощности задающего генератора, необходимо увеличивать длину активного элемента усилителя, что приводит к увеличению габаритов устройства и, как следствие, уменьшению полосы захвата. Наиболее близким к изобретению является усилитель с инжекционным захватом содержащий N активных элементов, оптические оси которых параллельны, эквидистантны и расположены в одной плоскости, помещенные в кольцевой резонатор, состоящий из трех глухих поворотных зеркал и выходного зеркала, выполненного в виде плоскопараллельной пластины толщиной h1, определяемой выражениемh1=d



где n показатель преломления материала пластины на длине волны генерации; d1 расстояние между оптическими осями активных элементов,

r2

где g усиление на проход; r1 коэффициент отражения внутренней поверхности зеркала. Недостатками этого усилителя также являются недостаточная удельная выходная мощность и сравнительно высокая расходимость выходного излучения в направлении, перпендикулярном плоскости, в которой расположены активные элементы, определяемая апертурой активного элемента. Техническим результатом изобретения является повышение удельной выходной мощности, уменьшение мощности задающего генератора, увеличение контрастности интерференционной картины в дальней зоне и уменьшение расходимости выходного излучения усилителя. Для этого в усилитель с инжекционным захватом, содержащий активные элементы, оптические оси которых параллельны, резонатор, содержащий два задних поворотных зеркала, передние поворотные и выходное зеркало, выполненное в виде плоскопараллельной пластины толщиной h1, определяемой выражением (1), дополнительно введены активные элементы, расположенные таким образом, что их оптические оси образуют двумерную прямоугольную решетку размерностью NxM, с шагом d1 и d2 по осям решетки, а со стороны задних поворотных зеркал введено дополнительное поворотное зеркало, выполненное в виде плоскопараллельной пластины из материала прозрачного для излучения, внешняя сторона которой является глухим зеркалом, а толщина h2 определяется выражением
h2=d



где

r1(1-r3)2(1-r2)2=r2r3 (4),
где r1 коэффициент отражения внешней поверхности выходного зеркала; r2 коэффициент отражения внутренней поверхности выходного зеркала; r3 коэффициент отражения внутренней поверхности поворотного зеркала, при этом указанные два задних поворотных и два передних зеркала расположены таким образом, что их плоскости попарно перпендикулярны друг другу, а линия пересечения их плоскостей составляет угол

r1(1-r3)2(1-r2)2=r2r3 (4),
которое получается из требования одинакового входного сигнала, инжектируемого на вход всех активные элементы. На фиг. 1-3 представлен предложенный усилитель и ход лучей в нем, вид спереди, вид сверху, вид сбоку; на фиг.4 разрез А-А на фиг.1. Усилитель содержит активные элементы 1-36, оптические оси которых параллельны и образуют пpямоугольную решетку размерностью 6х6, с шагом d1 и d2 по осям решетки, расположенные в кольцевом резонаторе, состоящем из 4-х поворотных зеркал 38-41 и выходного зеркала 37, выполненного в виде плоскопараллельной пластины, толщина которой h1 должна удовлетворять условию (1), поворотное зеркало 39 выполнено в виде плоскопараллельной пластины, толщина которой h2 определяется формулой (3), а коэффициенты отражения граней выходного зеркала r1, r2 и внутренней грани поворотного зеркала-пластины r3 связаны выражением (4), два задних поворотных 40 и 41 и два передних 37 и 38 зеркала расположены таким образом, что их плоскости попарно перпендикулярны друг другу, а линия пересечения их плоскостей составляет угол

Класс H01S3/082 с несколькими резонаторами, например для выбора вида колебаний
способ уменьшения области существования генерации лазеров - патент 2482582 (20.05.2013) | ![]() |
импульсный лазер с кросс-модуляцией лазерных элементов - патент 2444100 (27.02.2012) | ![]() |
лазерная система - патент 2235395 (27.08.2004) | |
многоканальный излучатель - патент 2035132 (10.05.1995) |