Крылов К.И., Прокопенко В.Т., Тарлыков В.А. Основы лазерной техники (1990) (1151950), страница 48
Текст из файла (страница 48)
кн С ннтерферометром Фабри-Перо впу. три резонатора При накачке лазером Г1ри накачке импульсной лампой 1зкс. У.з. сиемк мод«ости«со ликера яа ирискткле с яродольяоа 1еи) к ооосреа- яой (о) лкаеряоа иккичко1р I — лазер кака««к~ Ы вЂ” млдкоаеамй лазар ка крае«зеле; Ь Е 7. у — ееркалз реза- «аеороа; и — иереклюеаеель досроекоаси резо«азора лазера кака«и«; 3 — ааекаюзк алеке«а а еиееамоэ кака«к«; и — куа лазера и«казик: З вЂ” июзеза а акааакок азидкосаыо; 8 — луа лазера ка крае«ее«с В качестве источника накачки применяют лазеры на молекулярном азоте, эксимерные лазеры, лазеры на рубине, стекле и ИАГ и их гармониках, лазеры на парах меди и других металлов, т. е.
лазеры, имеющие высокую импульсную мощность и энергию излучения в ультрафиолетовой и видимой частях спектра. Жидкостные лазеры на красителях с лазерной накачкой выпускаются промышленностью серийно. Из них наибольшее распространение получили жидкостные лазеры с накачкой от ИАГ- лазеров, излучение которых преобразовывается во вторую, третью и четвертую гармоники.
Из отечественных образцов следует отметить жидкостный лазер на красителе типа ЛЖИ-50!. В ием в качестве источника накачки применен ИАГ-лазер типа ЛТИ-401, энергия импульсов которого на второй гармонике составляет 30 мДж при длительности импульса 20 — 30 нс. Длина волны излучения лазера типа ЛЖИ-501 плавно перестраивается в диапазоне 545 — 750 нм. Плавная перестройка длины волны и сужение линии излучения обеспечиваются призмениым дисперсиоиным резонатором. Ширина линии излучения Ат =- 1,5 см ' при эффективности преобразования до 25'Уа, Расходимость излучения близка к дифракционной. Использование нескольких типов лазеров накачки и набора различных красителей позволяет иа основе одной конструкции жидкостного лазера обеспечить перестройку во всем диапазоне генерации красителей — от ультрафиолетового до ближней инфракрасной области спектра.
Для накачки применяют и лазеры непрерывного излучения— аргоновый, криптоиовый и другие, мощность излучения которых достаточна для превышения порога' генерации красителя. Коэффициент преобразования жидкостных лазеров на красителе с лазерной непрерывной накачкой в полезное излучечие зависит от превышения иад порогам и может достигать 30 — 35«4. Диапазон перестройки этих лазеров охватывает весь видимый и ближний инфракрасный диапазоны вплоть до 1,0 мкм. При этом мощность излучения достигает 1 Вт. Расходимость излучения находится 21$ в пределах 1,5 2 мрад.
Ширина спектра излучения непрерывных жидкостных лазеров без принятия каких-либо специальных мер составляет несколько иаиометров, При наличии простейших селектирующих элементов в резонаторе оиа достигает О,ОБ — О,! нм, а при использовании одномодовой накачки — ЗО ГГц.
При специальных способах стабилизации одиочастотного режима генерации ширина спектра излучения ие превышает ! МГц, Применение жидких активных сред связано с определенными неудобствами при эксплуатации лазеров, От этого недостатка можно избавиться введением красителя в твердую матрицу, которая должна иметь хорошую прозрачность в полосе генерации красителя, быть механически прочной. Такой матрицей являются стекла или полимерные вещества, например модифицированный полиметилметакрилат. Данные матрицы обладают достаточно высокой лучевой прочностью.
Отмеченные выше твердотельные матрицы насьпцаются молекулами красителя, являющимися активными молекулами и обеспечивающими лазерную генерацию, Уже созданы лазеры иа красителях с твердой матрицей, 7.4. УГ1РАВЛННИВ СПЕКТРОМ НЗЛУх!ННИ11 1КИДКОСТНЫХ ЛАЗЕРОВ Активная жидкая среда, характеризующаяся широкой линией люминесценции, как н всякое иное активное лазерное тело, помещается в оптический резонатор, обеспечивающий положительную обратную связь. Для того чтобы жидкостный лазер излучал в узкой спектральной полосе частот в пределах линии люминесценции активного вещества, в цепь положительной обратной связи вводят перестраиваемые тем или иным способом оптические селектявные элементы, создающие условия для возникновения излучения только в узком спектральном интервале.
В качестве таких элементов применяют призмы, дифракциоиные решетки, наклонные эталоны, электро- и акустооптические элементы. Часто в качестве одного из зеркал резонатора служит дифракциоииая решетка. Интенсивность излучения, отраженного от решетки, зависит от угла и длины волны. Если расстояние между штрихами решетки равно щ то разность оптического пути двух соседних дифрагированных лучей, соответствующая максимальной интенсивности, равна Ь = а (з1П а + з1П р) = Ю, й = О, 1, 2, 3, где а — угол падения луча на решетку; р — угол дифракции, Для дифрагированиых лучей наблюдается пространственная дисперсии.
На практике применяют дифракционную решетку со скошенными ступеньками. При падении на нее света имеем 2 з1п Р =- Ю/а =- Вам 212 где а, — число ступенек на единицу длины. При Ь = а сов ч и р = м = р получаем для первого порядка (й = Ц почти полное отражение света, которое являет~я селективным, т е. зависит ; от длины волны Х. Угол ~ра, называемый углом блеска, определяется формулой 2 з1п ~ре =- яде/а, где Хз — длина волны блеска, Эффективность отражения света решеткой достигает 80 — 90%, что в принципе являнгся достаточ- ным для лазера на красителе при получении селективного отра- ' жения. Применение дифракционной решетки позволило умень- шить ширину спектра на порядок, т.
е. с 0,6 до 0,0Б нм. При этом дифракционную решетку устанавливают под таким углом к опти- ческой оси резонатора, при котором отраженный дифракционный максимум первого порядка, соответствующий требуемой длине , волны излучения, совпадает с оптической осью резонатора. В дан- ном случае перестройка лазера по длине волны осуществляется ' простым поворотом дифракционной решетки относительно ося ее вращения.
При другом угловом положении дифракционной решетки отраженный в направлении падения пучок излучения будет соответствовать дифракционному максимуму для излучении с другой длиной волны. Дальнейшее сужение ширины линии излучения возможно ' с помощью введения между активными элементами и дифракцион- ' ной решеткой электрооптического фильтра, представляющего со- бой электрооптическнй кристалл, расположенный между двумя . скрещенными поляризаторами. Когда к такому кристаллу при- кладывается электрическое напряжение, то в нем происходит поворот плоскости поляризации проходящего через него линейно ' поляризованного света, Коэффипиент пропускания подобного : электрооптического фильтра определяется выражением т р,1 = соз (р,О,~ Ллп 1, где! — длина кристалла; Ьл — разность показателей преломле- ния для обыкновенного н необыкновенного лучей, зависящих от приложенного напряжения.
Таким образом при одновременном , использовании дифракционной решетки и электрооптического фильтра положительная обратная связь имеет место только в узкой полосе длин волн, на которой и происходит лазерная генерация, Грубая перестройка длины волны излучения лазера осуществляется поворотом дифракционной решетки, а точная— путем изменения управляющего напряжения на электрооптиче- ском фильтре, В резонатор лазера помещают еще иитерферометр Фабрив ' Перо, имеющий два полупрозрачных зеркала Если И вЂ” ширина зазора между зеркалами иягерферометра, то разность между спектральными лнниямн, которые могут быть разрешены, опре- деляется формулой где а — показатель преломления среды между зеркалами.
В рассматриваемом случае а = !. Интерферометр способен поворачи ваться относительно оси лазера на некоторый угол, что обеспе. чивает перестройку длины волны. Если иитерферометр Фабрн — Перо расположить под иекото. рым углом к осн (в этом случае его называют наклонным эталс. ном), то его можно использовать совместно с дифракционной решеткой. Дифракционная решетка, как и ранее, позволяет осу. ществлять грубую перестройку, а наклонный эталон — точную перестройку длины волны излучения. Перестройку длины волны излучения лазера можно произ.
вес~и также введением в резонатор между отражающим зеркалом и активной средой электронно-управляемого акустического фильтра, представляющего собои кристалл из кварца, молнбдата, свинца или другого акустооптического материала, помещенного между скрещенными поляризаторами. В кристалле возбуждается бегущая ультразвуковая волна. Вследствие взаимодействия света с ультразвуковой волной в кристалле плоскость поляризация линейно-поляризованного света повернется на 90'.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
