CS203355B1

CS203355B1 - Laser s extrakci pulsu

Info

Publication number: CS203355B1
Application number: CS66779A
Authority: CS
Inventors: Karel Hamal; Helena Jelinkova
Original assignee: Karel Hamal; Helena Jelinkova
Priority date: 1979-01-30
Filing date: 1979-01-30
Publication date: 1981-02-27

Abstract

Vynález se týká laseru s extrakci pulsu. V současné době neexistuje laser, ve kterém by vyzářená energie krátkého pulsu byla obsa zena v jediném optickém módu otevřeného rezonátoru. Generace krátkých pulsu se dosahuje na základě synchronizace více módů, jehož výsledkem je sled krátkých pulsů. Nevýhodou dosavadního stavu techniky je nutnost nejprve realizovat sled krátkých pulsů pomocí synchronizátoru módů, který může mít aktivní nebo pasivní charakter. Tento proces vyka zuje principiálně nestability, které mohou vést k tvarovému kolapsu výstupního pulsu. Další nevýhodou je nutnost použití synchronizátoru módu navíc k systému pro extrakci jednoho pulsu. Uvedené nevýhody odstraňuje laser s extrakcí pulsu podle vynálezu, jehož podstata spo čívá v tom, že jeho rezonátor sestává ze dvou zrcadel, mezi nimiž je umístěna nejméně jedna Pockelsova. cela, za níž je dále umístěn polarizátor a aktivní materiál. Alespoň jedna tato Pockelsova cela je sériově zapojena do řídicího elektrického obvodu tvořeného zdrojem vyso- konapetových pulsů a spouštěcím jiskřistěm. Laser funguje tak, že k tvarování krátkého pulsu 'dochází uvnitř rezonátoru laseru. Spínání jakosti laserového rezonátoru se děje za pomocí elektrooptické uzávěrky tvořené pola- rizátorem a Pockelsovou celou, která je ovládána napětím z generátoru vysokonapětových pulsů a laserem spouštěným jiskřistěm. Tyto vysokonapětové pulsy slouží k spínání jakosti rezoná toru laseru. Generátor vysokonapětových pulsů napájí pulsne rovněž laserem spouštěné jiskřiš- tě. Během čerpání je Pockelsova cela na napětí odpovídajícím lichému násobku čtvrtvlnného zpoždění oscilací rezonátoru tak, aby se zabránilo vzniku stimulované emise. V Čase podle obr. 2 je na Pockelsově cele napětí, při kterém dojde k půlvlnnému zpoždění dovolujícímu na růstání oscilací. V čase když je dosaženo požadované hustoty výkonu uvnitř rezonátoru, napětí na Pockelsově cele je sepnuto k nule. V čase t^ dosahuje extrahovaný výkon maxima a v čase je extrakční proces ukončen. Laser podle vynálezu je výhodný k vytváření velmi krátkých pulsů o vysokém vyzářeném

Description

Vynález se týká laseru s extrakci pulsu.

V současné době neexistuje laser, ve kterém by vyzářená energie krátkého pulsu byla obsazena v jediném optickém módu otevřeného rezonátoru. Generace krátkých pulsu se dosahuje na základě synchronizace více módů, jehož výsledkem je sled krátkých pulsů.

Nevýhodou dosavadního stavu techniky je nutnost nejprve realizovat sled krátkých pulsů pomocí synchronizátoru módů, který může mít aktivní nebo pasivní charakter. Tento proces vykazuje principiálně nestability, které mohou vést k tvarovému kolapsu výstupního pulsu. Další nevýhodou je nutnost použití synchronizátoru módu navíc k systému pro extrakci jednoho pulsu.

Uvedené nevýhody odstraňuje laser s extrakcí pulsu podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že jeho rezonátor sestává ze dvou zrcadel, mezi nimiž je umístěna nejméně jedna Pockelsova. cela, za níž je dále umístěn polarizátor a aktivní materiál. Alespoň jedna tato Pockelsova cela je sériově zapojena do řídicího elektrického obvodu tvořeného zdrojem vysokonapetových pulsů a spouštěcím jiskřistěm.

Laser funguje tak, že k tvarování krátkého pulsu 'dochází uvnitř rezonátoru laseru.

Spínání jakosti laserového rezonátoru se děje za pomocí elektrooptické uzávěrky tvořené polarizátorem a Pockelsovou celou, která je ovládána napětím z generátoru vysokonapětových pulsů a laserem spouštěným jiskřistěm. Tyto vysokonapětové pulsy slouží k spínání jakosti rezonátoru laseru. Generátor vysokonapětových pulsů napájí pulsne rovněž laserem spouštěné jiskřiště. Během čerpání je Pockelsova cela na napětí odpovídajícím lichému násobku čtvrtvlnného zpoždění oscilací rezonátoru tak, aby se zabránilo vzniku stimulované emise. V Čase podle obr. 2 je na Pockelsově cele napětí, při kterém dojde k půlvlnnému zpoždění dovolujícímu narůstání oscilací. V čase když je dosaženo požadované hustoty výkonu uvnitř rezonátoru, napětí na Pockelsově cele je sepnuto k nule. V čase t^ dosahuje extrahovaný výkon maxima a v čase je extrakční proces ukončen.

Laser podle vynálezu je výhodný k vytváření velmi krátkých pulsů o vysokém vyzářeném vý203355 • ' ' . i kónu. Laser s extrakci pulsů je blíže popsán podle obr. 1 až 3. Na obr. 1 je bloková schéma uspořádání, na obr. 2 jsou průběhy napětí na Pockelsově cele a na obr. 3 je příklad provedení.

Generátor _1_ vysokonapětových pulsů napájí pulsní vedení 2, jiskřiště 3, a současně vedením 4. a 10 spíná jakost rezonátoru laseru pomocí Pockelsovy cely 5. Rezonátor laseru je tvořen zrcadly 6 a 7, polarizátorem 8., Pockelsovou celou 5 a aktivním materiálem 9,například rubínovým. Aby byl rezonátor před časem t^ ve stavu s nízkou jakostí, je na Pockelsovu celu aplikováno stejnosměrné napětí generátoru 1 vysokonapětových pulsů. Ten je například vytvořen pomocí dalšího elektricky spouštěného jiskřiště pracujícího při normálním tlaku, generujícím napětový s.kok na odporu 50 Λ s nárůstem asi 30 ns. Po nárůstu gigantického laserového pulsu uvnitř laserového rezonátoru na požadovanou hodnotu výkonu se sepne laserem spouštěné 'jiskříště 2» které vytvoří napětový skok z nulového napětí na vedení 4 a tím způsobí vyvázání části nakmitané. energie ve smě ru 11 .

Uvedeného příkladu bylo použito při konstrukci laseru generujícího pulsy délry 700 ps, kdy sepnutím jakosti rezonátoru se vygeneroval uvnitř rezonátoru puls o délce 20 ns a v okamžiku jeho maxima bylo aplikováno napětí laserem spouštěného jiskřiště na Pockelsovu celu, které způsobilo vyvedení části nakmitané energie na výstup laseru.

V příkladu provedení na obr. 3 podle vynálezu jsou použity dvě Pockelsovy cely 5. a 12.

Aby byl rezonátor před časem ve stavu s nízkou jakostí, je na Pockelsově cele 5. stejnosměrné napětí. Napětový skok v Čase t^ je realizován změnou napětí na Pockelsovu cele 5 a 1 2 současně. Napětový skok v čase t^ až t^ je realizován na Pockelsově cele 1 2. Béllca výstupního pulsu byla zjištěna 700 ps.

Techniku extrakce pulsu lze, aplikovat v laserech s optickou vícemódovou i jednomódovou strukturou.

Široké uplatnění vynálezu je ·ρředevším v laserové technice při generaci pulsů v subnanosekundové oblasti.

Claims

P Ř fí U Η £ T VYNÁLEZU

Laser s extrakci pulsu, vyznačující se tím, že jeho rezonátor sestává ze dvou zrcadel /6 a 7/, mezi nimiž je umístěna nejméně jedna Pockelsova cela /5/, za níž je dále umístěn polarizátor /8/ a aktivní materiál /9/, přičemž «alespoň jedna tato Pockelsova cela /5/ je sériově zapojena do řídicího elektrického obvodu -tvořeného zdrojem /1/ vysokonapětových pulsů a spouštěcím jiskřistěm /3/,

1 list výkresťl