Лазер

(71) Заявитель Институт электроники Национальной академии наук Беларуси(73) Патентообладатель Институт электроники Национальной академии наук Беларуси(57) Лазер, содержащий оптически связанные и последовательно установленные в резонаторе с выходным отражателем первую группу активных элементов с блоком питания и блоком запуска, вторую группу активных элементов с блоком питания и блоком запуска, плоскость, определяющая поляризацию излучения которой составляет угол /2 с плоскостью, определяющей поляризацию излучения первой группы активных элементов, и затвор с блоком управления, отличающийся тем, что поляризационный элемент затвора с плоскостью, определяющей поляризацию пропускаемого им излучения, совпадающей с плоскостью, определяющей поляризацию излучения одной из групп активных элементов, и модуляционный элемент затвора расположены последовательно между выходным отражателем и по меньшей мере одной из групп активных элементов. 4328 1 Изобретение относится к области квантовой электроники, может быть использовано для создания мощных импульсных источников когерентного узкополосного излучения. Известен лазер 1, состоящий из оптически связанных, последовательно расположенных задающего генератора, включающего оптически связанные и последовательно установленные активный элемент с блоком запуска и питания и активный затвор с блоком запуска, и лазерных усилителей, блока синхронизации запуска активных элементов и активного затвора. Устройство не обеспечивает широкий диапазон перестройки временного интервала между парой гигантских импульсов одинаковой поляризации, поскольку оба импульса генерируются лазером в пределах одного импульса накачки активных элементов, и минимальный временной интервал между ними ограничен временем нарастания инверсии в активных элементах после высвечивания первого гигантского импульса, а максимальный временной интервал ограничен длительностью импульса накачки, обеспечивающего инверсную населенность в активных элементах. Из известных технических решений наиболее близким является лазер 2, содержащий оптически связанные и последовательно установленные в резонаторе с выходным отражателем первую группу активных элементов с блоком питания и блоком запуска, вторую группу активных элементов с блоком питания и блоком запуска, плоскость, определяющая поляризацию излучения которой, составляет угол /2 с плоскостью,определяющей поляризацию излучения первой группы активных элементов, и затвор с блоком управления. Устройство не обеспечивает широкий диапазон перестройки временного интервала между парой гигантских импульсов одинаковой поляризации, поскольку, во-первых, при сближении импульсов накачки обеих групп активных элементов в области их перекрытия модуляционный элемент затвора включает добротность резонатора лазера одновременно для обеих групп активных элементов, а во-вторых, независимо от временного интервала между гигантскими импульсами поляризация их излучения на выходе лазера взаимноортогональна. Технической задачей, которую решает предлагаемое изобретение, является расширение диапазона перестройки временного интервала между парой генерируемых высококогерентных гигантских импульсов одинаковой поляризации. Поставленная задача достигается тем, что в лазере, содержащем оптически связанные и последовательно установленные в резонаторе с выходным отражателем первую группу активных элементов с блоком питания и блоком запуска, вторую группу активных элементов с блоком питания и блоком запуска, плоскость, определяющая поляризацию излучения которой, составляет угол /2 с плоскостью, определяющей поляризацию излучения первой группы активных элементов, и затвор с блоком управления, поляризационный элемент затвора с плоскостью, определяющей поляризацию пропускаемого им излучения, совпадающей с плоскостью, определяющей поляризацию излучения одной из групп активных элементов, и модуляционный элемент затвора расположены последовательно между выходным отражателем и по меньшей мере одной из групп активных элементов. Указанное выше размещение поляризационного и модуляционного элементов затвора обеспечивает, вопервых, независимое включение добротности резонатора лазера для каждой из групп активных элементов независимо от временного интервала между импульсами накачки, а во-вторых, одновременно с повторным включением добротности резонатора обеспечивается поворот плоскости поляризации излучения на угол/2, приводящий к формированию на выходе лазера второго гигантского импульса, поляризация излучения которого совпадает с поляризацией излучения первого гигантского импульса. Сущность изобретения поясняется фигурой, где приняты следующие обозначения 1 - резонатор, 2 - выходной отражатель, 3 - глухой отражатель, 4 - первая группа активных элементов, 5 - блок питания, 6 блок запуска, 7 - вторая группа активных элементов, 8 - блок питания, 9 - блок запуска, 10 - затвор, 11 - поляризационный элемент, 12 - модуляционный элемент, 13 - просветляющийся фильтр, 14 - блок управления. Лазер содержит оптически связанные и последовательно установленные в резонаторе 1, образованном выходным отражателем 2 и глухим отражателем 3, первую группу активных элементов 4 с блоком питания 5 и блоком запуска 6, вторую группу активных элементов 7 с блоком питания 8 и блоком запуска 9, плоскость, определяющая поляризацию излучения которой, составляет угол /2 с плоскостью, определяющей поляризацию излучения первой группы активных элементов 4 затвор 10, состоящий из поляризационного элемента 11, модуляционного элемента 12 и просветляющегося фильтра 13, с блоком управления 14 поляризационный элемент 11, модуляционный элемент 12 и просветляющийся фильтр 13 расположены последовательно между выходным отражателем 2 и первой группой активных элементов 4 плоскость, определяющая поляризацию пропускаемого поляризационным элементом 12 излучения, совпадает с плоскостью, определяющей поляризацию излучения первой группы активных элементов 4. Входным и глухим отражателями 2 и 3 резонатора 1 служили соответственно стопа из двух плоскопараллельных подложек из стекла К-8 толщиной 10 мм, разделенных воздушным промежутком 1 мм, и зеркало с диэлектрическим покрытием, коэффициент отражения которого на длине волны генерации близок к 1,0. В качестве активных элементов 4 и 7 использованы рубиновые стержни диаметром 8 мм, длиной активной части 120 мм и с ориентацией оптической оси, близкой к 60. Блоками питания 5, 8 служили блоки типа Накачка 3000 М. В качестве блоков запуска 6, 9 использованы блоки внутреннего поджига приборов На 2 4328 1 качка 3000 М использован комбинированный затвор 10 поляризационным элементом 11 являлось поляризационное зеркало с диэлектрическим покрытием, модуляционным элементом 12 - полуволновой электрооптический элемент на основе кристалла-среза, просветляющимся фильтром 13 - кювета с раствором красителя 1044 в этаноле блок управления 14 выполнен на основе блока питания типа БПЗ-2 Л с коаксиальным фотоэлементом ФК-19 и переменной линией задержки (генератор Г 5-56) на входе. Принцип действия устройства состоит в следующем. При накачке первой группы активных элементов 4 лазером генерируется первый гигантский импульс, поскольку плоскость, определяющая поляризацию ее излучения, совпадает с плоскостью, определяющей поляризацию излучения, пропускаемого поляризационным элементом 11. Модуляция добротности резонатора лазера в этом случае осуществляется просветляющимся фильтром 13. Излучение второй группы активных элементов 7 при выключенном модуляционном элементе 12 всегда выводится из резонатора поляризационным элементом 11, поскольку плоскость поляризации излучения этой группы активных элементов составляет угол /2 с плоскостью поляризации излучения первой группы активных элементов 4 и с плоскостью поляризации излучения, пропускаемого поляризационным элементом 11. Часть излучения первого гигантского импульса запускает блок управления 14 и тем самым включает модуляционный элемент 12. При этом за счет поворота плоскости поляризации излучения модуляционным элементом 12 на угол /2 одновременно включается добротность для второй группы активных элементов 7 и выключается добротность резонатора для первой группы активных элементов 4, что стимулирует генерацию второго гигантского импульса при накачке второй группы активных элементов 7. При этом обе группы активных элементов 4 и 7 в зависимости от требуемого временного интервала между гигантскими импульсами могут накачиваться как одновременно, так и раздельно (последовательно). Благодаря предложенному расположению поляризационного и модуляционного элементов 11, 12 поворот плоскости поляризации излучения, происходящий при повторном включении добротности резонатора, обеспечивает формирование на выходе лазера второго гигантского импульса, поляризация излучения которого совпадает с поляризацией излучения первого гигантского импульса. Выше описан принцип действия устройства при использовании модуляционного элемента 12, включаемого при подаче на его электроды полуволнового напряжения. При использовании модуляционного элемента 12, включаемого при сбросе полуволнового напряжения с его электродов, первым будет генерироваться гигантский импульс от второй группы активных элементов 7 при ее накачке. Аналогично работает устройство и при согласовании плоскости поляризации излучения, пропускаемого поляризационным элементом 11, с плоскостью поляризации излучения второй группы активных элементов 7, при этом меняется порядок генерации гигантских импульсов первой и второй группами активных элементов 4 и 7. Просветляющийся фильтр 13 может быть расположен практически в любой точке резонатора 1 на его оптической оси. Диапазон перестройки временного интервала между гигантскими импульсами во всех рассмотренных выше случаях практически неограничен ни в сторону больших, ни в сторону малых величин. На фигуре представлена блоксхема лазера, в которой выходной отражатель 2, поляризационный и модуляционный элементы 11 и 12 и обе группы активных элементов 4, 7 расположены последовательно. Лазер работоспособен и при размещении как модуляционного элемента 12 отдельно, так и поляризационного элемента 11 совместно с модуляционным элементом 12 между первой и второй группами активных элементов 4 и 7, т.е. последовательно с одной из групп активных элементов. Однако надо учитывать, что в этом случае при генерации второго гигантского импульса не осуществляется развязка по поляризации излучения первой и второй групп активных элементов 4 и 7, и излучение второго гигантского импульса может в разной мере усиливаться либо поглощаться первой группой активных элементов 4 в зависимости от степени ее накачки на момент генерации этого импульса. Источники информации 1. Ковалев А.А. и др. Двухэкспозиционный импульсный голографический интерферометр на базе рубинового лазера. ЖПС. - 1988. - Т.48. -2. - С. 330-332. 2.1737268 1, 1992. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66. 3