Устройство усиления светового пучка12

О П И СА Н И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

Союз Соеетскик

Сациалистическик

Республик

Зависимый от патента №

М. Кл. Н Ols 3/08

Заявлено 17.Х.1969 (№ 1368181/26-25)

Приоритет 17.Х.1968, № 170228, Франция

Опубликовано 01.111.1973. Бюллетень № 1 3

Комитет ло делам изооретений и открытий ори Совете Министров

СССР

УД E(621.375.8 (088.8) Дата опубликования описания 10Х.1973

Автор изобретения

Иностранец

Даниель Антуан (Франция) Иностранная фирма

«Комиссарьят а Л Энержи Атомик» (Франция) Заявитель

УСТРОЙСТВО УСИЛЕНИЯ СВЕТОВОГО ПУЧКА

P2R а +ka (n — 1) я

Изобретение относится к приборам квантовой электроники и может быть использовано при конструировании многокаскадных оптических квантовых генераторов (ОКГ).

Известны многокаскадные ОКГ, содержащие последовательно установленные активные стержни цилиндрической формы с плоскопараллельными торцами. Поскольку оболочка стержня подвержена большей накачке, чем его сердцевина, выделяемая мощность почти пол- 10 ностью сконцентрирована в кольце, на периферии стержня. Это явление еще более усиливается в стержнях последующих каскадов. В результате на границе активной среды достигается порог излома вещества и приходится использовать стержни гораздо большего диаметра, чем те, которые требовались бы при однородном распределении энергии по сечению активного элемента.

Целью изобретения является улучшение од- 20 нородности пучка лазера в канале усиления.

Поставленная цель достигается за счет того, что свет, выходящий из периферии одного стержня, направляется в центральную часть второго стержня, а свет, выходящий из центра 25 первого стержня, направляется на периферию второго стержня.

На фиг. 1 и 2 показано предложенное устройство, варианты.

Выходной и входной торцы двух активных 30 элементов 1, 2 — стержней (фиг. 1) имеют форму конусов вращения вокруг их общей оси.

Углы при вершине конусов, равные 180 — 2а, и расстояние между их торцами в случае, когда оба стержня имеют один и тот же радиус R, связаны следующим соотношением: (и — 1) г. = —, R

L где n — коэффициент преломления материал а стержней.

Радиус стержня 8 (фиг. 2) равен Р, а радиус стержня 4 равен И. Световой пучок, исходящий из первого активного элемента, расширяется в k раз с помощью афокальпого оптического устройства, состоящего из рассеивающей 5 и собирающей б линз. В этом случае углы при вершине конусов равны соответственно 180 — 2а и 180 — 2 —, а расстояние L

К между торцами выбрано таким, чтобы обеспечить соотношение: где о — расстояние между фокусом 7 собирающей линзы б и вершиной входного торца стержня 4, а о1 — расстояние между фокусом

8 рассеивающей линзы 5 и вершиной выходного торца стержня 8.

ЦНИИПИ Заказ 1139/17 Изд. № 333 Тираж 780

Подписное

Типография, пр. Сапунова, 2

В обоих вариантах устройства луч, проходящий по краю первого из активных элементов, направляется в центр второго элемента, а луч, выходящий из центра первого активного элемента, идет на периферию второго. Таким образом, луч, исходящий из элементов 1 (фиг. 1) и 8 (фиг. 2) с радиальным распределением, приходит на элементы 2 (фиг. 1) и 4 (фиг. 2) соответственно, обладая распределением с максимумом излучения в центре. Чтобы ограничить плотность потока на втором активном элементе, можно на выходе первого элемента установить кольцевую диафрагму, внутренний радиус которой несколько меньше радиуса стержня. На выходе второго активного элемента распределение интенсивности излучения по торцу уже не имеет максимума в центре, поскольку усиление на периферии значительно превосходит усиление на оси стержня.

Таким образом, устройство позволяет значительно улучшить однородность пучка излучения ОКГ с усилителями и уменьшить поперечные размеры стержней без изменения величины выходного сигнала.

Предмет изобретения

1. Устройство усиления светового пучка, содержащее цепочку цилиндрических твердотельных активных эле IPHTQB с системами накачки, расположенных на одной оси, отличающееся тем, что, с целью улучшения однородности светового пучка, торцевые грани последовательно установленных стержней выполнены

5 в виде конусов вращения вокруг их общей оси.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, гго угол 180 — 2а при основании каждого из конусов и расстояние L между соседними стержнями одного и того же радиуса R связа10 .Ц ны соотношением: (n — 1) (180 — 2а) = —, с где п — показатель преломления активного материала.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в цепочке из двух стержней с радиусами R и kR и торцами, выполненными в виде конусов вращения с углами при основании, равными

180 — 2я

180 — 2о. и соответственно, между

20 k стержнями расположено афокальное оптическое устройство, образованное рассеивающей и собирательной линзами, расширяющее пучок в /г раз.

25 4. Устройство по пп, 2, 3, отличающееся тем, что, с целью уменьшения плотности светового потока в центре второго стержня, на выходе первого стержня установлена кольцевая диафрагма.