Способ формирования многоимпульсного излучения с разделением импульсов во времени и пространстве и устройство для его осуществления

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ МНОГОИМПУЛЬСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ С РАЗДЕЛЕНИЕМ ИМПУЛЬСОВ ВО ВРЕМЕНИ И ПРОСТРАНСТВЕ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт физики имени Б.И.Степанова Национальной академии наук Беларуси(72) Автор Тюшкевич Борис Николаевич(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт физики имени Б.И.Степанова Национальной академии наук Беларуси(57) 1. Способ формирования многоимпульсного излучения с разделением импульсов во времени и пространстве, заключающийся в создании в оптическом резонаторе с выходным отражателем и глухим отражателем по меньшей мере двух независимых каналов генерации путем пространственного разделения их относительно оптической оси резонатора, последовательной модуляции добротности каналов генерации и накачке активного элемента, отличающийся тем, что последовательную модуляцию добротности каналов генерации осуществляют бегущей акустической волной со скоростьюпосле накачки активного элемента лазера, а расстояние между каналами генерации в области бегущей акустической волныустанавливают из условия, где- временной интервал между импульсами излучения. 2. Устройство для формирования многоимпульсного излучения с разделением импульсов во времени и пространстве, содержащее оптический резонатор с выходным отражателем и глухим отражателем, последовательно расположенные внутри резонатора на его оптической оси активный затвор, активный элемент и по меньшей мере две диафрагмы, пространственно смещенные относительно оптической оси резонатора, отличающееся тем, что активный затвор выполнен в виде акустооптического затвора, обеспечивающего бегущую акустическую волну со скоростью , причем диафрагмы разнесены в направлении распространения бегущей акустической волны на расстояние, где- временной интервал между импульсами излучения. 10301 1 2008.02.28 Изобретение относится к области квантовой электроники и лазерной техники, может быть использовано для синхронизации запуска электронно-оптических камер с исследуемым процессом, последовательной коммутации высоковольтных разрядников с лазерным поджигом, скоростного покадрового фотографирования. Известен способ формирования двухимпульсного излучения 1, заключающийся в накачке активного элемента и последовательной модуляции добротности оптического резонатора активным затвором на основе электрооптического эффекта. Известно устройство для формирования двухимпульсного излучения 1, содержащее оптический резонатор с выходным отражателем и глухим отражателем, последовательно расположенные внутри резонатора на его оптической оси активный затвор, в качестве которого использован электрооптический затвор, активный элемент и диафрагму. Известные способ и устройство не обеспечивают разнесение импульсов излучения в пространстве и формирование импульсов с временным интервалом в наносекундном диапазоне, который ограничен временем нарастания инверсной населенности в активном элементе после высвечивания первого из импульсов. Из известных по технической сущности наиболее близким является способ формирования двухимпульсного излучения с разделением импульсов во времени и в пространстве 2, заключающийся в создании в оптическом резонаторе с выходным отражателем и двумя разнесенными по углу глухими отражателями двух независимых каналов генерации путем пространственного разделения их относительно оптической оси резонатора, последовательной оптико-механической модуляции добротности каналов генерации вращающейся призмой и накачке активного элемента. Известно устройство для формирования двухимпульсного излучения с разделением импульсов во времени и в пространстве 2, содержащее оптический резонатор с выходным отражателем и с двумя разнесенными по углу глухими отражателями, последовательно расположенные внутри резонатора на его оптической оси активный затвор, в качестве которого использована вращающаяся призма, активный элемент и две диафрагмы,пространственно смещенные относительно оптической оси резонатора. Известные способ и устройство не обеспечивают широкой области применения, поскольку не отличаются высокой точностью временной синхронизации импульсов излучения с исследуемым процессом, так как требуют предварительного разгона вращающейся призмы и привязки к ней в соответствии со скоростью ее вращения импульсов поджига активного элемента и нагрузки исследуемого объекта либо возбуждения исследуемого процесса. Кроме того, для перестройки временного интервала между лазерными импульсами необходима довольно кропотливая юстировка разнесенных по углу глухих отражателей. Технической задачей, которую решает предлагаемое изобретение, является расширение области применения за счет повышения оперативности и точности управления временными и пространственными параметрами импульсов излучения и упрощения процесса его реализации. Поставленная техническая задача достигается тем, что в способе формирования многоимпульсного излучения с разделением импульсов во времени и в пространстве, заключающемся в создании в оптическом резонаторе с выходным отражателем и глухим отражателем по меньшей мере двух независимых каналов генерации путем пространственного разделения их относительно оптической оси резонатора, последовательной модуляции добротности каналов генерации и накачке активного элемента, последовательную модуляцию добротности каналов генерации осуществляют бегущей акустической волной со скоростьюпосле накачки активного элемента, а расстояние между каналами генерации в области бегущей акустической волныустанавливают из условия, гдевременной интервал между импульсами излучения. 2 10301 1 2008.02.28 В устройстве для формирования многоимпульсного излучения с разделением импульсов во времени и в пространстве, содержащем оптический резонатор с выходным отражателем и глухим отражателем, последовательно расположенные внутри резонатора на его оптической оси активный затвор, активный элемент и по меньшей мере две диафрагмы,пространственно смещенные относительно оптической оси резонатора, активный затвор выполнен в виде акустооптического затвора, обеспечивающего бегущую акустическую волну со скоростью , причем диафрагмы разнесены в направлении распространения бегущей акустической волны на расстояние, где- временной интервал между импульсами излучения. Совокупность указанных признаков предлагаемых способа и устройства позволяет расширить область применения за счет повышения оперативности и точности управления временными и пространственными параметрами импульсов излучения и упрощения процесса его реализации. Предлагаемый способ осуществляется следующей совокупностью операций. В оптическом резонаторе с выходным отражателем и глухим отражателем создают по меньшей мере два независимых канала генерации путем пространственного разделения их относительно оптической оси резонатора, устанавливая расстояниемежду ними в области бегущей акустической волны из условия. Последовательную модуляцию добротности каналов генерации осуществляют бегущей акустической волной со скоростьюпосле накачки активного элемента лазера. На фигуре представлено устройство для осуществления предложенного способа, где 1 оптический резонатор, 2 - глухой отражатель, 3 - выходной отражатель, 4 - акустооптический затвор, обеспечивающий бегущую акустическую волну, 5 - направление распространения бегущей акустической волны, 6 - первый канал генерации, 7 - второй канал генерации, 8 - активный элемент, 9 - диафрагмы. Устройство содержит оптический резонатор 1, образованный глухим отражателем 2 и выходным отражателем 3. Внутри оптического резонатора 1 на его оптической оси последовательно расположены акустооптический затвор 4, обеспечивающий бегущую акустическую волну со скоростью , направление распространения которой 5 параллельно плоскости расположения первого и второго каналов генерации 6 и 7 и ортогонально им,активный элемент 8 и две диафрагмы 9, пространственно разнесенные относительно оптической оси резонатора 1 в направлении распространения бегущей акустической волны 5 на расстояниеи формирующие первый канал генерации 6 и второй канал генерации 7. Предложенное устройство работает следующим образом. Производится накачка активного элемента 8. При накачанном активном элементе 8 на акустооптический затвор 4,обеспечивающий бегущую акустическую волну со скоростьюс направлением распространения 5, подается управляющий сигнал, который, проходя по акустооптическому затвору 4 с бегущей акустической волной (в соответствии с фигурой снизу вверх), последовательно включает добротность сначала первого канала генерации 6, а затем через промежуток времени/ включает добротность второго канала генерации 7. При этом на выходе устройства после выходного отражателя 3 формируются импульсы, не только разделенные во времени на величину/, но и пространственно разделенные на величину . В качестве глухого отражателя 2 в устройстве использовано зеркало с диэлектрическим покрытием, коэффициент отражения которого на длине волны генерации близок к 1. Выходным отражателем 3 служила плоскопараллельная подложка из стекла К-8 толщиной 10 мм. Акустооптический затвор 4, обеспечивающий бегущую акустическую волну, выполнен из стекла ТФ-7, для которого 3,73 км/с. Активным элементом 8 служил рубиновый стержень марки РЛС 8120/180. Две диафрагмы 9 диаметром 1,2 мм каждая и с 3 10301 1 2008.02.28 расстоянием между отверстиями до 2,0 мм, пространственно разнесенные на расстояниеотносительно оптической оси резонатора, формировали первый канал генерации 6 и второй канал генерации 7. Таким образом, предложенные способ и устройство позволяет расширить область применения за счет повышения оперативности и точности управления временными и пространственными параметрами импульсов излучения и упрощения процесса его реализации. Следует отметить, что в случае когда диафрагмы смещены ортогонально направлению распространения бегущей акустической волны, то временной интервал между импульсами излучения 0, а пространственное расстояние между ними равно . При промежуточном соотношении указанных выше направлений временной интервал между импульсами излученияопределяется углом между этими направлениями, а пространственное расстояние между ними остается постоянным и равным . Производить варьирование величины разделения импульсов излучения по времени и по пространству можно как за счет изменения- расстояния между каналами генерации в области бегущей акустической волны, так и за счет изменения- скорости бегущей акустической волны в акустооптическом затворе при выполнении последнего из различных акустических материалов. Выше рассмотрено формирование двухимпульсной генерации. При использовании более двух диафрагм в оптическом резонаторе, пространственно смещенных относительно оптической оси резонатора в направлении распространения бегущей акустической волны, возможно формирование большего количества импульсов излучения, разделенных по времени и по пространству. При этом, в отличие от известных способа и устройства, нет необходимости использования нескольких глухих отражателей и соответствующей их юстировки. Источники информации 1. Ковалев А.А., Тюшкевич Б.Н., Бровкович В.Г., Варенов Ю.И., Дашкевич В.И., ЩаяЗубров П.Г. Двухэкспозиционный импульсный голографический интерферометр на базе рубинового лазера // Прикладная спектроскопия. - 1988. - Т. 48. -2. - С. 333-335. 2. Вартапетов С.К., Васильев В.П., Воляк Т.В., Красюк И.К., Моисеев Ю.Е., Пашинин П.П., Савельев В.Г. Лазерный генератор сдвоенных импульсов с плавной перестройкой временного интервала // Квантовая электроника. - 1978. - Т. 5. -1. - С. 179-181. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4