Спосіб формування стабільної просторової структури поля випромінювання лазера

1. Спосіб формування стабільної просторової структури поля випромінювання лазера, який полягає у тому, що у активному середовищі збуджується промінь, на шляху якого розташовують діафрагми симетрично до його осі на заданій відстані одна від одної, пропускають крізь них промінь, причому діафрагми розташовують таким чином, 39070 зміну просторової структури, поля, за рахунок цього досягається підвищення стабільності метрологічних лазерів та густини потужності випромінювання промислових лазерів в умовах зовнішніх збурюючих факторів. Задача вирішується за рахунок того, що в активному середовищі збуджується промінь, на шляху якого розташовують діафрагми симетрично до його осі на заданій відстані одна від іншої, пропускають крізь них промінь, причому діафрагми розташовують таким чином, щоб відбите краями однієї діафрагми випромінювання хоча б частково проходило крізь центр іншої, потім промінь за допомогою дзеркала резонатора обертають та знов пропускають крізь той самий ряд діафрагм і знов обертають за допомогою іншого дзеркала резонатора і так послідовно та, згідно з винаходом, діафрагми розташовують неперервно таким чином, щоб утворити хвилевод, причому їх центри зміщують відносно осі променю у площині, яка розташована під кутом 0-25 градусів до площини поляризації променю. Також зміщують діафрагми, спостерігаючи поступове зменшення потужності до моменту її стрибкоподібного підвищення, після чого фіксують положення діафрагм. Позитивний ефект досягається за рахунок того, що сформоване резонатором поле буде збуджувати на вході відкритого хвилеводу поле резонансне хвилеводу, а поле на виході хвилеводу у свою чергу - поле резонансне відкритому резонатору. Оскільки резонансні поля (моди) відкритого резонатору та прямого відкритого хвилеводу, майже співпадають за структурою, але не еквівалентні, то послідовне багаторазове збудження полем відкритого хвилеводу поля у відкритому резонаторі і далі полем відкритого резонатора поля у відкритому хвилеводі призводить до формування структури поля, якій притаманні мінімальні втрати при проходженні обох цих резонансних структур. При збігу осей відкритого резонатора та відкритого хвилеводу можна визначити чітке співвідношення між геометричними параметрами відкритого резонатора та відкритого хвилеводу, при яких мінімальними втратами при розповсюдженні крізь ці два резонатора буде мати тільки найнижча мода обох резонаторів. При цьому втрати на перезбудження одного резонатора іншим будуть досить малі - порядку дво х відсотків. Теж саме буде спостерігатися, якщо хвилевід замінити окремими його фрагментами - послідовно розташованими діафрагмами. Якщо взаємне розташування резонаторів неконтрольованим шляхом змінюється, то нижча мода одного резонатора буде збуджувати в іншому резонаторі вже спектр мод переважно вищого індексу. Втрати мод у викривленому хвилеводі складаються з двох компонент a mn(¥)= втрат у прямому хвилеводі та a mn(R)= втрат у викривленому хвилеводі, причому втрати у викривленому хвилеводі найбільше зростають для тих мод, що мають найменші втрати у прямому хвилеводі. При неконтрольованому викривлені хвилеводу (зміщенні діафрагми) втрати для нижчої моди будуть дорівнювати втратам для вищих мод і останні будуть присутні у випромінюванні лазера. Наявність цих мод зменшує щільність потужності випромінювання лазера та призводить до нестабільності поля випромінювання. Однак як для викривленого так, і для прямого хвилеводу існує з мінімальними втратами єдина мода ЕН 11, якщо вона поляризована у площині викривлення. Таким чином, нахиляючи та викривлюючи хвилевод у площині поляризації досягають умов, коли тільки ця мода має мінімальні втрати у хвилеводі. Вона збуджує у відкритому резонаторі його нижчу моду ТЕМоо яка має мінімальні втрати у відкритому резонаторі. Мінімальні втрати (приблизно два відсотки) на збудження однієї моди іншою спостерігаються у тому випадку, коли проекція серцевини хвилеводу на дзеркало відкритого резонатора приблизно у двічі перебільшує розмір його моди ТЕМоо. Таким чином, спочатку викривлення хвилеводу спостерігається зменшення загальної інтенсивності випромінювання та погіршення його структури за рахунок присутності мод вищого індексу, але як тільки викривлення досягає певної межі, замість спектру мод випромінювання спостерігається тільки одна мода ЕН 11. Оскільки хвилевод вже значно викривлено у площині поляризації, то неконтрольовані викривлення внаслідок зовнішніх напружень не змінюють суттєво вже існуючу структур у і не призводять до зміни поля випромінювання. Як показують експериментальні дослідження, вихідна потужність лазера з викривленим вище зазначеним шляхом хвилеводом лише на 5 відсотків менша за потужність лазера, складеного за конструкцією-прототипом. Таким чином, втрачаючи приблизно 5 відсотків потужності, досягається стабільність поля випромінювання. ___________________________________________________________ ДП “Український інститут промислової власності (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 ____________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид.арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ____________________________________________________________ 2