Жидкостный лазер

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Белорусский государственный университет(72) Авторы Жуковский Виктор Владимирович Манак Иван Степанович Леоненя Максим Сергеевич(73) Патентообладатель Белорусский государственный университет(57) Жидкостный лазер, содержащий раствор активной среды в кювете планарной конфигурации и трехзеркальный резонатор, образованный двумя протяженными высокоотражающими излучение генерации зеркалами на двух установленных под угломдруг к другу противоположных боковых стенках кюветы и выносным полупрозрачным для излучения генерации зеркалом, расположенным так, что отраженное от него излучение падает на торцевую стенку кюветы под углом 90, установленную под угломк одному из высокоотражающих зеркал и выполненную без отражающего лазерное излучение покрытия, а между выносным зеркалом и этой торцевой стенкой введен оптический элемент в виде активного или пассивного модулятора добротности резонатора, диспергирующего элемента или преобразователя частоты лазерного излучения для управления спектральными,временными или энергетическими характеристиками лазерного излучения, отличающийся тем, что одна из плоскопараллельных стенок кюветы выполнена с высокоотражающим покрытием на длине волны излучения накачки, подводимого через противоположную прозрачную для этого излучения плоскопараллельную ей стенку кюветы. 70282011.02.28 Предлагаемая полезная модель относится к области квантовой электроники и лазерной физики и может найти применение при разработке лазеров с активными веществами на растворах органических соединений или других химических элементов, в научных исследованиях, технике, медицине и т.д. Известен жидкостный лазер с оптической накачкой 1, содержащий раствор активной среды в кювете планарной конфигурации и трехзеркальный резонатор, образованный полупрозрачным для лазерного излучения выходным зеркалом и двумя протяженными высокоотражающими излучение генерации зеркалами на двух установленных под угломдруг к другу противоположных боковых стенках кюветы, выход лазерного излучения из которой осуществляется через торцевую стенку, установленную под угломк одной из стенок с высокоотражающим зеркалом, при этом все стенки кюветы выполнены из прозрачного для лазерного излучения материала, две параллельные между собой боковые и торцевая стенки, установленные под углом 90 к одному из глухих зеркал, - из прозрачного для излучения накачки материала, внешние плоские поверхности каждой из боковых и торцевых стенок кюветы параллельны внутренним. Основным недостатком данного лазера является невозможность использования высокоэффективных внутрирезонаторных методов диагностики вещества и средств управления спектральными, временными и энергетическими характеристиками его излучения изза выполнения всех трех зеркал резонатора на стенках кюветы с раствором активной среды, что существенно ограничивает области его применения. Наиболее близким по технической сущности к заявленной полезной модели является жидкостный лазер 2, содержащий раствор активной среды в кювете планарной конфигурации и трехзеркальный резонатор, образованный двумя протяженными высокоотражающими излучение генерации зеркалами на двух установленных под угломдруг к другу противоположных боковых стенках кюветы и выносным полупрозрачным для излучения генерации зеркалом, расположенным так, что отраженное от него излучение падает на торцевую стенку кюветы под углом 90, установленную под угломк одному из высокоотражающих зеркал и выполненную без отражающего лазерное излучение покрытия, а между выносным зеркалом и этой торцевой стенкой введен оптический элемент в виде активного или пассивного модулятора добротности резонатора, диспергирующего элемента или преобразователя частоты лазерного излучения для управления спектральными,временными или энергетическими характеристиками лазерного излучения. Недостатками такого лазера являются низкая эффективность и неоднородность излучения накачки в направлении, перпендикулярном плоскопараллельным стенкам кюветы,особенно в случае малых толщин и низких коэффициентов поглощения раствора лазера. Задачей предлагаемой полезной модели является создание жидкостного лазера, обеспечивающего повышение эффективности использования излучения накачки и его однородности раствора лазера. Поставленная задача решается тем, что создан жидкостный лазер, содержащий раствор активной среды в кювете планарной конфигурации и трехзеркальный резонатор, образованный двумя протяженными высокоотражающими излучение генерации зеркалами на двух установленных под угломдруг к другу противоположных боковых стенках кюветы и выносным полупрозрачным для излучения генерации зеркалом, расположенным так, что отраженное от него излучение падает на торцевую стенку кюветы под углом 90,установленную под угломк одному из высокоотражающих зеркал и выполненную без отражающего лазерное излучение покрытия, а между выносным зеркалом и этой торцевой стенкой введен оптический элемент в виде активного или пассивного модулятора добротности резонатора, диспергирующего элемента или преобразователя частоты лазерного излучения для управления спектральными, временными или энергетическими характеристиками лазерного излучения. 2 70282011.02.28 Новым, по мнению авторов, является то, что одна из плоскопараллельных стенок кюветы выполнена с высокоотражающим покрытием на длине волны излучения накачки,подводимого через противоположную прозрачную для этого излучения плоскопараллельную ей стенку кюветы. Сущность полезной модели поясняется фигурой. Жидкостный лазер содержит раствор активной среды в кювете 1, внешние и внутренние плоские поверхности каждой из четырех боковых , ,ии двух торцевыхистенок которой параллельны, и трехзеркальный резонатор, образованный двумя наклоненными друг к другу под угломпротивоположными боковыми стенкамиикюветы с высокоотражающими для лазерного излучения зеркалами на поверхности каждой из них и выносным зеркалом 3, частично пропускающим лазерное излучение, а также оптический элемент 2,управляющий основными характеристиками излучения. Лазер работает следующим образом. Через стенку кюветыв жидкую активную среду, содержащую ионы, молекулы или комплексы вещества активатора, например молекулы красителя родамина 4 С (активатор), растворенные в этиловом спирте 3, вводят излучение от внешнего источника, например излучение 2-й гармоники лазера на неодимовом стекле (длина волны 0,53 мкм) 3, для оптической накачки вещества активатора. Часть излучения накачки, достигшая стенкикюветы, отражается на высокоотражающем зеркале, выполненном на этой стенке кюветы, и вторично поглощается ионами,молекулами или комплексами (активаторами) в растворе, что повышает инверсную заселенность энергетических уровней. В результате вынужденных переходов между этими уровнями в активной среде жидкостного лазера возникает генерация когерентного электромагнитного излучения (например, в лазере на красителе родамина 4 С в этиловом спирте генерация осуществляется в спектральном диапазоне 588-606 нм). Начиная от выходного зеркала 3 световой луч распространяется в кювете, попеременно отражаясь от каждого из высокоотражающих зеркал на стенкахи(с уменьшением угла падения после каждой пары отражений на 2) и усиливаясь за счет вынужденного испускания при его распространении в активной среде. Послеотражений (- число отра жений за половину обхода резонатора) угол падения луча на одно из высокоотражающих зеркал становится равным нулю, происходит обратное отражение и самовоспроизведение всего пути распространения вплоть до исходной точки на зеркале 3. Варьируя углыи , можно изменять число проходов , тем самым можно получить полную длинупути одного прохода луча по такому резонатору, намного превышающую рабочую длинуактивной среды. При достаточно малых величинахмогут быть реализованы значения(210),что приводит к эффективному использованию энергии, накопленной внутри жидкой активной среды, а также позволяет использовать жидкие активные среды с малыми коэффициентами усиления и интенсивностью насыщения. В предложенной конструкции лазера реализуется возможность повышения эффективности использования излучения накачки и не требуются дополнительные источники накачки со стороны стенки , что упрощает конструкцию предлагаемого лазера. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3