Вивідний пристрій лазерного резонатора

Реферат: Вивідний пристрій лазерного резонатора містить два дзеркала, перше з яких виконане у вигляді одновимірної дротяної решітки та встановлене на відстані l від другого, а друге дзеркало виконане у вигляді напівпрозорої металізованої діелектричної плівки. UA 107648 U (54) ВИВІДНИЙ ПРИСТРІЙ ЛАЗЕРНОГО РЕЗОНАТОРА UA 107648 U UA 107648 U 5 10 Корисна модель належить до квантової електроніки і може бути використана при розробці лазерів субміліметрового, інфрачервоного та оптичного діапазонів. Одним із важливих питань при розробці лазерних резонаторів є його зв'язок з зовнішнім середовищем. При цьому в залежності від вимог до параметрів вихідного пучка існує велика кількість різноманітних способів виведення лазерного випромінювання. Відомий лазерний резонатор, вивідний пристрій якого містить два напівпрозорих дзеркала, одне з яких анізотропне (у вигляді одновимірної дротяної решітки), а інше - ізотропне, виконане у вигляді плоского дзеркала з отвором посередині (Патент України на винахід № 78870 від 7 25.04.2007 МПК HO 1S3/08). Дзеркала встановлюються на відстані, що обумовлена фазовою умовою генерації: l 15 20  де  - довжина хвилі лазерного випромінювання,  - зсув фази між Е- і Н-поляризаціями , електромагнітної хвилі, що пройшла крізь решітку; n  0,12,3... Такий пристрій дозволяє задавати напрям вектора поляризації вивідного лазерного випромінювання. Проте, значним недоліком такого пристрою є те, що він не дозволяє здійснити вивід випромінювання по всьому перетину лазерного резонатора, отже розподіл вивідного випромінювання викривлюється. Найближчим аналогом (прототипом) до корисної моделі є вивідний пристрій лазерного резонатора у вигляді двох напівпрозорих анізотропних дзеркал, виконаних у вигляді одновимірних дротяних решіток з однаковим періодом, встановлених зі зміщенням одна 7 відносно іншої на відстані (Патент України на корисну модель № 61378 від 25.07.2011 МПК HO 1S3/08): l 25       n  2  180          n  180   2 ,  де  - довжина хвилі лазерного випромінювання,  - зсув фази між Е- і Н-поляризаціями , електромагнітної хвилі, що пройшла крізь решітку; n  0,12,3... Коефіцієнт пропускання такого вивідного пристрою повинен задовольняти співвідношенню ("Gain Saturation and Output Power of Optical Masers", W. W. Rigrod, Journ. Appl. Phys., 34, № 9, 2602 (1963)): 2t  g0L 1 / 2   , 30 35 40 де g0 - коефіцієнт посилення активного середовища лазера, L довжина лазерного активного середовища,  - коефіцієнт втрат лазерного резонатора. Цей пристрій дозволяє здійснити вивід лазерного випромінювання по всьому перетину вихідного пучка з невикривленим розподілом та потрібним напрямком вектора поляризації. Однак значним недоліком цього пристрою є неможливість його використання у широкому частотному діапазоні. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалити вивідний пристрій лазерного резонатора шляхом нівелювання залежності пристрою від частоти лазерного випромінювання, що дозволить розширити частотний діапазон використання пристрою. Поставлена задача вирішується тим, що у вивідному пристрої лазерного резонатора, що містить два дзеркала, перше з яких виконане у вигляді одновимірної дротяної решітки та встановлене на відстані l від другого: l 45       n  180   2 ,  де  - довжина хвилі лазерного випромінювання,  - зсув фази між Е- і Н-поляризаціями , електромагнітної хвилі, що пройшла крізь решітку; n  0,12,3... ; згідно з корисною моделлю друге дзеркало виконане у вигляді напівпрозорої металізованої діелектричної плівки. Виконання внутрішнього дзеркала у вигляді металізованої діелектричної плівки, а зовнішнього - у вигляді одновимірної дротяної решітки забезпечує вивід лазерного випромінювання у широкому частотному діапазоні завдяки тому, що використання у конструкції 1 UA 107648 U 5 10 вивідного лазерного пристрою металізованої діелектричної плівки нівелює залежність пристрою від частоти лазерного випромінювання. У порівнянні з одновимірними дротяними решітками, робочий діапазон яких залежить від співвідношення довжини хвилі до відстані між дротами решітки, металізована діелектрична плівка позбавлена цієї залежності через те, що вона не є періодичною структурою. Таким чином така плівка може працювати у широкому частотному діапазоні. Суть корисної моделі пояснюється кресленням, на якому наведена схема запропонованого пристрою. Вивідний пристрій утворений одновимірною дротяною решіткою 1 та металізованою діелектричною плівкою 2, яка складається з двох шарів - діелектрика 3 і метала 4. Відстань lміж решіткою 1 і плівкою 2 дорівнює: l 15 20 25       n   2  180  ,  де  - довжина хвилі лазерного випромінювання,  - зсув фази між Е- і Н-поляризаціями , електромагнітної хвилі, що пройшла крізь решітку; n  0,12,3... Пристрій працює наступним чином. Металізована діелектрична плівка 2 частково пропускає, а частково віддзеркалює електромагнітне випромінювання. Якщо за металізованою плівкою 2 встановити одновимірну дротяну решітку 1 на відстані, що задовольняє умовам резонансу (відстань має бути кратною λ\2), частина енергії буде віддзеркалюватися в резонатор, а інша частина енергії, що проходить крізь плівку 2 і решітку 1, використовується як вихідне лазерне випромінювання. Завдяки поляризаційним властивостям одновимірної дротяної решітки 1 є можливість отримувати необхідний напрям вектора поляризації вихідного випромінювання. Для експериментальної перевірки роботи запропонованого пристрою була використана напівпрозора металізована діелектрична плівка, яка складається з двох шарів – міді та полістиролу, товщиною 35 і 100 мікрометрів відповідно. Знімалась експериментальна залежність потужності вихідного випромінювання HCN лазера від відстані між металізованою діелектричною плівкою та одновимірною дротяною решіткою. На відстані, яка була кратною λ\2, спостерігався максимум потужності вихідного випромінювання, тобто за цієї умови плівка та решітка працювали як один пристрій – вивідний пристрій лазерного резонатора. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 Вивідний пристрій лазерного резонатора, що містить два дзеркала, перше з яких виконане у вигляді одновимірної дротяної решітки та встановлене на відстані l від другого:     l   n ,  2  180   35 де  - довжина хвилі лазерного випромінювання,   - зсув фази між Е- і Н-поляризаціями електромагнітної хвилі, що пройшла крізь решітку; n0, 1 2, 3... , який відрізняється тим, що друге дзеркало виконане у вигляді напівпрозорої металізованої діелектричної плівки. 2 UA 107648 U Комп’ютерна верстка В. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3