Способ частотного преобразования лазерного излучения и устройство для его осуществления
Использование: приборы квантовой электроники с частотным преобразованием лазерного излучения на основе вынужденного комбинационного рассеяния. Сущность изобретения: частотное преобразование лазерного излучения осуществляют одновременным возбуждением активной среды 3 сфокусированным и параллельным пучками излучения от источника накачки 1 путем пропускания их через линзу 2, частично перекрывающую пучок накачки и выполненную либо с отверстием либо с диаметром, меньшим диаметра пучка накачки. 2 с. и 2 з. п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к квантовой радиофизике и касается нелинейной оптики, в частности частотного преобразования лазерного излучения на основе вынужденного комбинационного рассеяния.
Известны способы частотного преобразования лазерного излучения и устройства, в которых эти способы реализуются, где накачка осуществляется расфокусированным пучком [1] или параллельным пучком [2] . Недостатком таких способов и устройств является то, что для преобразования требуется мощный источник накачки. Наиболее близки к изобретению способ и устройство для его осуществления, в которых накачка фокусируется в активную среду с помощью линзы, благодаря чему требуется источник накачки, мощность излучения которого много меньше, чем в двух предыдущих случаях. Эти способ и устройство взяты в качестве прототипа. Недостатком этого технического решения является то, что энергия, которую можно преобразовать, ограничена оптическим пробоем в фокусе линзы. Цель изобретения - повысить энергию преобразованного излучения при заданной мощности пучка накачки. Поставленная цель достигается тем, что из общего пучка накачки пространственно выделяется часть излучения, мощность которой меньше порогового значения, вызывающего оптический пробой, с помощью линзы, чья площадь меньше сечения пучка накачки, и эта часть накачки фокусируется в активную среду этой же линзой, при этом оставшаяся часть накачки направляется в кювету в виде параллельного пучка. Сущность способа состоит в том, что при такой пространственно разделенной накачке активной среды происходит преобразование на одном проходе через среду, при этом возникшее вблизи фокуса линзы стоксово излучение усиливается и в поле сфокусированной накачки, и в поле параллельной накачки, что увеличивает энергию преобразованного излучения. Заявителю не известны технические решения, в которых повышение энергии преобразованного излучения достигалось бы за счет возбуждения активной среды одновременно и сфокусированным и параллельным пучками, поэтому способ удовлетворяет критерию "существенные отличия". Для повышения энергии преобразованного излучения в предлагаемом устройстве, содержащем источник накачки, фокусирующую линзу, активную среду, расположенные на одной оптической оси, используется линза, частично перекрывающая пучок накачки. При этом в одном случае используется линза, диаметр которой меньше диаметра пучка накачки, в другом - линза с отверстием. В литературе нет сведений о том, что повышения эффективности преобразования и энергетического выхода преобразованного излучения можно добиться использованием пространственно разделенной линзы накачки, что позволяет считать предложенное устройство удовлетворяющим критерию "существенные отличия". На чертеже показано устройство для осуществления способа. Устройство содержит источник 1 накачки, линзу 2, активную среду 3, размещенные на одной оптической оси. Работа устройства состоит в следующем. Часть пучка накачки (в данном случае используется линза с отверстием) пропускается через линзу и фокусируется этой линзой в активную среду. Вторая часть пропускается через отверстие линзы. В активной среде вблизи фокуса возникает стоксово излучение, которое усиливается одновременно и в поле параллельного, и в поле конического пучков. Способ реализован при использовании в качестве накачки трех наносекундного импульса неодимового лазера, а активной средой служил газообразный водород под давлением в 5 атм. Диаметр пучка накачки составляет 10 мм, диаметр отверстия в линзе 6 мм. Для сравнения преобразования по известному и предложенному способу опыты производились в одинаковых условиях. При обычной фокусировке линзой с фокусным расстоянием 1 м нельзя было поднять энергию накачки выше 80 мДж, так как при этом возникал пробой в активной среде. Однако используя линзу с отверстием, можно поднять энергию накачки до 150 мДж. При прочих равных условиях для неоптимизированного случая, чтобы продемонстрировать преимущество предложенного способа над известным, было получено преобразование в стоксово излучение при энергетическом выходе примерно 60 мДж, что почти в два раза выше того значения, которое получалось по прототипу. Оптимизируя способ, изменением диаметра отверстия в линзе, а также изменением ее фокусного расстояния и длины активной среды, возможно преобразовать практически всю накачку в первую стоксову компоненту. Таким образом, предложенные способ и устройство позволяют при заданных значениях длины активной среды, диаметра пучка накачки и фокусного расстояния линзы поднять энергетический выход преобразованного излучения лишь за счет уменьшения диаметра линзы, либо путем использования линзы с отверстием.Формула изобретения
1. Способ частотного преобразования лазерного излучения на основе вынужденного комбинационного рассеяния, включающий возбуждение активной среды сфокусированным пучком накачки, отличающийся тем, что активную среду дополнительно возбуждают параллельным пучком, который в нее направляют одновременно со сфокусированным. 2. Устройство для частотного преобразования лазерного излучения на основе вынужденного комбинационного рассеяния, включающее оптически связанные источник накачки, фокусирующую линзу и активную среду, размещенные на одной оптической оси, отличающееся тем, что фокусирующая линза выполнена частично перекрывающей пучок накачки. 3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что в линзе выполнено отверстие. 4. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что диаметр линзы меньше диаметра пучка накачки.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2
Похожие патенты:
Изобретение относится к квантовой электронике и может быть использовано в мощных проточных газовых лазерах с поперечным разрядом
Полупроводниковый лазер // 2007804
Изобретение относится к полупроводниковым источникам излучения, в частности полупроводниковых лазеров, и может быть использовано при создании систем передачи и обработки информации, записи и воспроизведения, а также и в других областях науки и техники
Усилитель с инжекционным захватом // 2007001
Изобретение относится к квантовой электронике и может быть использовано для создания источников мощного одночастотного излучения с широким диапазоном перестройки частоты генерации
Проточный электроионизационный газовый лазер // 1840810
Изобретение относится к квантовой электронике
Изобретение относится к кантовой электронике и может быть использовано в конструкциях мощных лазеров импульсно-периодического действия
Полимерная композиция // 1840106
Изобретение относится к области лазерной техники
Устройство для автоматической юстировки импульсно-периодического лазера с неустойчивым резонатором // 1839869
Изобретение относится к устройствам для автоматической юстировки лазеров с неустойчивыми резонаторами
Изобретение относится к лазерной технике, а точнее к блокам генерации излучения лазера с поперечной прокачкой газового потока
Твердотельный лазер // 2102824
Изобретение относится к лазерной технике, а именно к конструкциям твердотельных лазеров
Изобретение относится к области квантовой электроники
Изобретение относится к квантовой электронике, а именно к устройству формирования объемного самостоятельного разряда (ОСР) для накачки импульсно-периодических лазеров и может быть использовано в решении технологических и лазерно-химических задач
Изобретение относится к квантовой электронике и может быть применено в качестве плазмолистовых электродов в щелевых разрядных камерах, открывающих перспективное направление в создании нового поколения мощных газоразрядных лазеров без быстрой прокачки рабочей смеси
Изобретение относится к области оптоэлектроники и интегральной оптики, в частности к способу получения направленного когерентного излучения света устройствами микронного размера
Электроразрядный лазер (варианты) // 2107366
Изобретение относится к области квантовой электроники и может использоваться при создании мощных и сверхмощных газовых лазеров непрерывного и импульсно-периодического действия
Изобретение относится к лазерному оборудованию, а точнее к блокам генерации излучения многоканальных лазеров
Полупроводниковый лазер // 2109382