SU1094546A1 - Лазер на растворах органических соединений с распределенной обратной св зью - Google Patents

Abstract

ЛАЗЕР НА РАСТВОРАХ ОРГАНИт ЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ С РАСПРЕДЕЛЕННОЙ ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ, содержащий треугольную призму, одна из боковых граней которой установлена в контакте с раствором красител  в кювете с расположенными на торцах оптически окнами, одно из которых выполнено в виде плоскопараллельной пластинки и обращено к установленному на оптической оси отражателю с максимальным коэффициентом отражени  в диапазоне перестройки длин волн, отличаю.щийс  тем, что, с целью повышени  стабильности пространственного положени  луча генерации при перестройке длины волны в заданном диапазоне, другое (Л окно кюветы выполнено в виде кпинас двугранным углом при вершине ( , выбираемым из услови  ( S ||5isini) показатели прёломпени  раствора красител  на минимальной и максимальной длинах волн заданного диапазона перестройки длины волны гене- ра:ции соответственно, а ПЛОСКОСТЬ грани плоскопараллельного окна ориентирована перпендикул рно границе раздела призма- раствор и оптической оси лазера.

Description

Изобретение относитс  к области квантовой электроники и может быть

использовано в научных и прикладных исследовани х, в частности при разра-.

ботке лазеров с перестраиваемой длиной волны излучени , примен емых дл  возбуждени  или зондировани  микрообъектов ., .

Известны лазеры на красител х с распределенной обратной св зью (РОС), индуциируемой излучением накачки, содержащие треугольную призму, одна из боковых граней которой находитс  в контакте с раствором красител  в кювете с расположенными на торцах оптическими окнами в виде плоскопараллельных пластинок. В этих лазерах излучение генерации выводитс  через оба окна кюветы в противоположные стороны. Поскольку на практике используетс , как правило, лишь излучение, выход щее . через одно из окон кюветы, в таких лазерах бесполезно тер етс  половина генерируемого излучени .

Наиболее близким к изобретению по технической сущности  вл етс  РОС-лазер на красител х с выводом излучени  в одну стррону, содержащий треугольную приему, одна из боковых граней которой находитс  в конта:кте с раствором красител  в кювете с расположенными на торцах оптическими окнами, и установленный перпендикул рно ойтической оси по одну сторону кюветы отраrSli il n(,)arc8in(iiJ | iisin t|,.- 1 угол между гранью клина, контактирующей с раствором, и. нормально к границе раздела призма-раствор; пС-А,), п(о) - показатели преломлени  мате риале клина на минимальной и максимальной длинах волн заданного диапазона перестройки длины волны генерации соответственно; np(,), прСЛ ) показатели преломлени  раст Bbpa красител  нд минимальной и максимальной длинах волн заданного диапазона перестройки длины волны ген рации соответственно, . а плоскость грани плоскопаралпельног окна ориентирована перпендикул рно границе раздела призма раствор и опт ческой оси лазера. На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство; на фиг. 2 - ход лучей

жатель с максимальным коэффициентом отражени  в диапазоне перестройки длин волн. Оптические окна кюветй представл пт собой плоскопараллельные расположенные под углом

пластинки,

и оси.

к оптическс

Недостат

ком данного лазера  вл етс  нестабш:ьность пространственного ;уча генерации при переположени  J

стройке дш

ны волны гене;рации.

Цель из( |бретени  - повышение стабильности пространственного положени  луча генерации при перестройке длины волны в заданном диапазоне.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в лазере на растворах органических соединений с распределенной обратной св зью, содержащем треугольную призму, одна из боковых граней которой установлена в контакте с раствором красител  в кювете с расположенными на торцах оптическими окнами, одно из которых вьшолнено в виде плоскопараллельной пластинки и обращено к установленному на оптической оси отражателю с максимальным коэффициентом отражени  в диапазоне перестройки длин волн, другое окно кюветы выполнено в виде клина с двугранным углом при вершине .. (р, выбираемым из услови  fSlibL )arcsirv(2.ti 2isini) (1) генерации на .выходе из клинового окна. лазера. Лазер содержит треугольную призму 1, кювету с раствором красител  2, имеющую оптические окна 3 и 4, и отражатель 5; п - нормаль к границе раздела призма-раствор; п„ нормаль к внешней грани клинового окна 3, tf- двугранный угол при вершине клинового окна, i - угол между гранью клина, контактирующей с раствором, и нормалью п, 00 - оптическа  ось лазера. Луч генерации, выход щий через плоскопараллельное окно 4, не испытывает преломлени , так как плоскости окна перпендикул рны границе раздела призма-раствор и оптической оси лазера. Следовательно, направление выхода луча через плоскопараллельное окно не измен етс  при перестройке длины волны генерации. Так как положение отражател  5 в данном устройстве , ввиду указанных выше причин,  вл етс  фиксированным, а его плоскость параллельна плоскости плоскопараллельного окна 4, отражамщее покрытие может быть нанесено непосредственно на внешнюю грань окна 4, что приведет к уменьшению габаритов и упрощению конструкции устройства. Из фиг. 2 видно, что угол падени  луча на границу раздела раствор-матеlKA )arcsin(n sin|J)arcsin n Так как п(:) и np()  вл ютс  величинами , монотонно убывающими в области нормальной дисперсии, а п()Пр СХ), отношение 7Я представл ющее собой относительный показатель преломпениЯ: растворител  относительно материала клинового окна, будет монотонно возрастать с увеличением длины волны. В выражении дл  well) имеетс  произве дениё монотонно убывакхцёй величины п(Л) и монотонно возрастаиичей величкsinrarcsin ()4-j котора 

n(A,)sin arcsin(3|||i|8ini)(A2)sin arcsin(

Учитыва  малость yrnafi rarusin(--5r-rsini)-{jM, можем замег ;; нить его синус самим углом, выражен-, n(,)arcsin(Sii| isini)-( Отсюда получаетс  вьфажекие (I) дл  С. Посмотрим, как измен етс  угол W(ft) при перестройке дпинь волны от ,589 нм им в предлагаемом устройстве, если , в качестве растворител  используетс  метиловый cmtpTy а клиновое окно выполнено из кварцевого стекла. Значение угла WCA) дл  Кон1крет ого случа  может быть опредеЛёИо по формуле (2) при условии выбора урла (О на основащ1и выражени  (I) Анализ полученных данных показывает , что W) при изменении от 589 нм до $56 нм пульсирует возле некоторо го среднего положени . Причем максимальна  амплитуда этих пульсаций состдвл ет ,1 КГ град. или 5,4 Ч . Сравнива  это значение дл  &,W со значением изменени  угла выхода луча в случае плоско-параллельного окна, где, как и в рассматриваемом примере, , растворитель метиловый спирт, Л, 589 нм,Лг 109

sin arcsir

ным в радианной мере. Тогда нахожде-г ние СР значительно упрощаетс , а именно: , Q 6 i. Угол преломлени  риал клина равен O6 arcsin(). Угол падени  луча на границу раздела Материал клигШШ . на - воздухА of4p arcsin(.- ysini)-(f. И, наконец, угол выхода WCA) луча из устройства равен in arcsin()-tpll. .(2) может регулироватьс  с помощью вы- . бора угла ср. При соответствующем выборе значени  Cj WCX) будет, величиной, котора  при изменении Л измен етс  значительно медленнее, чем в случае , плоскопйраллельного окна, т.е; когда (, В качестве критери  выбора значени  угла Ц возьмем равенство углов . выхода луча дл  минимальной и максимальной длин волн генерации заданного диапазона перестройки длины волны, W(7k,)W(), или ( lp arcsin(Si 656 нм, получаем, что в предлагаемом устройстве угол выхода W(А) луча из устройства измен етс  на два пор дка меньше. Таким образом, в данном конкретном случае, предлагаемое устройство позвол ет повысить стабильность пространственного положени  луча генерации на два пор дка. Изготовлен лазер, содержащий рав о ДРенную пр моугольйую треугольную призму из кварцевого стекла;, одна из катетных боковых граней которой находитс  в контакте с кюветой с раствором красител . Контактирующа  с Раствором грань призмы имеет размеры 30x30 мм, одно из оптических окон выполнено в вцде клиНа с углами 1 15i5 Ср 47;i:5. Другое ок-i, но выполнено в виде плоскопараллельной пластинки, плоскость которой перпендикул рна границе раздела призмараствор и оптической оси лазера. Оптические окна кюветы изготовлены из кварцевого стекла. На внешнюю 1 грань плоскопараплельного окна нанесено многослойное диэлектрическое отражак цее покрытие, 1шеющёе в оёлас ти 580-670 им коэффициент отражени  R 96-99%. Использовались йетаиольны растворы красителей родамина С и оксазина 17, генерирующие в ука:занной выше области спектра. Возбу щение генерации красителей осу1цествл лось излучением 2-й гармоники лазера на алюмоиттриев н4 гранате (..-332 им, кВт). Стабильиость пространственного положени  луча генерации определ лась фотоэлектрически методом сканировани  по диаметру п тна в дальней зоне с помощью фотодиода ФЛ 27 К Проведенные измерени  показали что максимальное отклонение луча при перестройке дпины волны от 590 нм до 660 нм составл ло 0,0003, По сравнению с прототипбм предлагаемое устройство обладает следующиьш основными преимуществами: позводдет повысить стабильность пространственного положени  луча ге6S нерации в /vlOO раз за счет компенсации угловой дисперсии жидкостной призмы из раствора красител  в кювете угловой дисперсией клинового окна кюветы . Такой лазер .позвол ет производить возбуждение или зондирование микрообъектов при перестройке длины волны в широком спектральном диапазоне без дополнительной юстировки элементов схемы обеспечива  одновременно высокую точность попадани  излучени  на исследуемый объект. Это создает благопри пше услови  дл  автоматизации проводимых измерений и повышает производительность труда; возможность совмещени  отражател  с поверхностью внешней грани плоскопараллельного окна упрощает конструкЦию и уменьшает ее габариты (в этом случае не требуетс  механизма юстировки отражател ) . Отсутствие подвижного элемента (отражател ) приводит к ntpвышению виброустойчивости РОС-лазера и, следовательно,к повышению точности проводимых с его помоп ю измерений.

Фиг.2

Claims (1)

1. ЛАЗЕР НА РАСТВОРАХ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ С РАСПРЕДЕЛЕННОЙ ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ, содержащий треугольную призму, одна из боковых граней которой установлена в контакте с раствором красителя в кювете с расположенными на торцах оптическими окнами, одно из которых выполнено в виде плоскопараллельной пластинки и обращено к установленному на оптической оси отражателю с максимальным коэффициентом отражения в диапазоне перестройки длин волн, отличающийся' тем, что, с целью повышения стабильности пространственного положения луча генерации при перестройке длины волны в заданном диапазоне, другое окно кюветы выполнено в виде клина· с двугранным углом при вершине (f , выбираемым из условия

   П {^11___ п(^) - показатели преломления материала клина на минимальной и: максимальной длинах волн заданного диапазона стройки длины волны ции соответственно;

   перегенера

   - показатели преломления раствора красителя на минимальной и максимальной длинах волн заданного диапазона перестройки длины волны гене-* рации соответственно, а плоскость· грани плоскопараллельного окна ориентирована перпендикулярно границе раздела призма-раствор и оптической оси лазера.

   SU->4094546 А1