SU1414265A1 - Способ получени одиночных пикосекундных импульсов лазерного излучени - Google Patents

Description

(.46) 30.06,91 . Бюл, № 24 (21) 4037307/25 (22) 02.01.86 .

(71)Институт физики АН БССР

(72)В.М.Катаркевич, А.Н.Рубинов и Т.Ш.Эфендиев

(53)621.375.8(088.8)

(56)Вог Is. Tunable picosecund pulse generation by an N -laser pumped self Q-Switched distributed feedback dyl laser. lEEE J. of Quant, Electron 1980, V. QE-16, № 5, p. 517.

Bor Is., Schafer F.D. Nev single pulse generation technique for distributed feedback dye lasers. Appl. Physics, 1983, v. B31, p. 209,

(54)СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОДИНОЧНЫХ ПИКО- СЕКУНдаыХ ИМШ ЛЬСОВ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

(57)Изобретение относитс  к области квантовой электроники и может быть использовано при разработке лазеров, генерирующих перестраиваемые по спек тру одиночные пикосекундные импульсы

излучени . Цель изобретени  - повьппе- ние КПД генерации. С этой целью активную среду с периодической прост ранственной структурой формируют с помощью двух скрегдивающихс  пучков излучени  накачки субнано- или нано- секундной длительности таким образом, чтобы ее продольна  ось составл ла с осью периодической структуры угол рад 5 где h - поперечньй, а L - продольный размеры активной среды раствора к-расител , а усиление активной среды гас т излучением с терлю- минесценции, выход щим из активной среды в направлении ее продольной оси, за счет отражени  его вновь в активную среду с noMOittbro зеркала 5, Использование излучени  суперлюминесценции активной среды дл  гашени  ее усилени  позвол ет примерно в два раза уменьшить энергетические затраты излучени  накачки на получение одиночных пикосекундных импульсов с : аналогичными характеристиками. 2 ип.

(С

Изобретение относитс  к области квантовой эле7 троникн и может быть использовано при разработке лазеров, генерирующих перестраиваемые по спекг ру одиночньге пикосекунднъге импульсы излучени .

Целью изобретени   вл етс  повы- тение КПД лазера.

На фиг. представлена оптическа  схема лазера с распределенной обратной св зью ,(РОС) дл  осуществлени  способа} на фиг. 2 - расположение активной среды и пространственной периодической структуры в ней.

РОС-лазер содержит цилиндрическую, линзу Is делитель 2 пучка, зеркала 3, AS 5, рав Юбе;фенну 0 треугольную призму 6, кювету 7 с растворам Красит е,л ,

I .

Способ осуществл етс  следуюп(И1ч

образом.

Излучение накачки с /щнной волны А J, с помощью цилиндрической линзы 1 формируют в виде узкой полоски, затем дглителем 2 дел т на два пучка которые посредством зеркала 3 и 4 направл ют через треугольную призму 6   кю- . вете 7 с раствором красител , накачки, поглоща сь и интерфериру  в слое раствора красител , контактирующем с призмой 65 создают в нем активную среду с тгериод гаеской пространственной структурой. Активна  ере- да представл ет собой узкую полоску с длиной L и высотой h в плоскости 8 границы раздела кювета 7 с раствором красител  - грань призмы 6. Цилиндрическую линзу 1 устанавливают так.им . образом, что ее образующа  составл ет с плоскостью падени  пучков накачки уголс1б Ь/Ь рад При этом активна  среда в растворе красител  оказываетс  ориентированной в плоскости 8 так, что ось 9 периодической структуры составл ет с. продольной осью 10 уголе, h/L раДо -(фиг,, 2},, Излучение генерации РОС-лазера формируетс  вдоль оси 9j п то врем  как формирование излу- чени  суперлюминесценции происходит главным образом вдоль продольной оси 10 активной среды.

Нал:гаие пространственного разделеим  каналов генерации и суперлюминес- ценции позвол ет использовать йзлуче- кие суперлюминесценции даш гашени  усилени  активной среды,. Лп  этого по одну сторону кюветы 7 на оптическом

рассто нии Д от активной ср ми, устанавливаетс  зеркало 5, ориентировзн- ное перпендикул рно к выход щему вдоль ее продольной оси 10 излучению супе рлюмггне с ценции. Рассто ние л подбираетс  таким образом, чтобы отраженное зеркалом 5 излучение суперлюминесценции входило обратно в активную среду в тот момент, когда формирование первого пикосекундного импульса уже завершилось, а формирование второго еще не началось. Значение Л, удовлетвор ющее указанным требовани м, опре- дсш етс  соотношением

4-t..,-f,-t

ел

0

5 0 5 0 «

5

ИЛИ

I c(t,teл) c(t,+,-t ),

где t, и t - времена разгорани  генерации первого и второго пикосекундньгх импульсов соответственно;

tj, врем  разгорани  импульса суперлюминесцен- дии;

Г, - длительность (по основанию ) первого пикосекундного импульса;

с - скорость света в вакууме ,

Рассто ние Д удобно вырбать близким к среднему между крайне допусти- Mbn-iH значени ми, т.е.

6 i c(t,+t,-ft,-2t ).

Выбор угла oi на основании услови  об h/L рад.

обтз сн етс  тем, что при такой ориентации активной среды имеетс  хороша  пространстзенна  разв зка каналов тушени  и генерации при практически неизменньш пороговых и энергетических характеристиках генерации РОС-лазера , поскольку в данном случае ось 9 периодической пространственной структуры проходит через всю актив- среду .раствора красител .

Экспериментальна  проверка возможностей способа была проведена с помощью РОС-лаэера (фиг, 1),В качестве источника накачки примен лс  ТЕЛ лазер С длительностью импульсов

... K.

0,6 ис и мотчостьт АО кВт, исполт,-- зовалс  эталон мй раствор крлс тел  кумприна 120 с концентрацией I,

. Времен тые характеристики измер лись с помоа(ью электронно-оптической камеры АГАТ-СФ с разрешение.м 2,7 НС.

Успови  эксперимента обеспечивали формирование в растворе красител  ак- тивной среды с длиной мм и высотой ,25 мм при длине волны генерации нМо С помощью цилиндрической линзы 1 излучение накачки формировалось в виде узкой полоски, про- дольна  ось которой составл ла с плоскостью падени  пучков накачки угол о( 0,025 рад. Благодар  этому продольна  ось активной среды с периодической пространственной структурой сое- тавл ла в осЬю периодической пространственной структуры аналогичный угол(si 0,025 рад По одьгу сторону от гаоветы с раствором красител  под углом 0,025 рад к плоскости падени  .пучков накачки и перпендикул рно к- пучку излучени  суперлюминесценции, выход щему из активной среды в на- правлении ее продольной оси, устанавливалось зеркало 5 с коэффициентом от Ьажени  . Исследовались временные характеристики генерации при различных мощност х накачки и различных рассто ни х U между зеркалом и

активной средой.

Измерени  покааали, что при оптическом рассто нииU 15 мм в зере место режим генерации оди- ночнь х пикосекундных импульсов, если даже порог генерации превытаетс  в 2,7 раза. При аналогичной мощности возбуждени , но в отсутствии гашени  (зеркапо отключено) в РОС-лазере генерировалс  цуг, состо щий из четьфех импульсов, с общей длительностью 390 ПС, Рассто ние между отдельными иътульсами в цуге составл ло 100- 120 ПС. Длительность перво-го тдапуль

0 5 0 5 0

5

0 5

са н цуге спрп а;1.алл с ;1.чителм мгтьт одиночного импульсл, 10лучлРмог(- с га шек ием, Diiepi i K одипочигм О И1косе кундного  мпульса, получ-;1 ь«ого с г те- HHCNf, достиг л. 180 при  пе:ргети- ческих затратах наклчки 2рДж.- Когда же ranieHTie усилени  активной среды осуществл лось с помощью рспоногатель- ного лазера на красител х, то одиночные пикосекундш е тпульсы с пнало- гкчьгъп и характеристиками nojTy4anHCb при энергетических затратах н качки 25 Дж.

Таким образом, способ позвол ет примерно в два раза повысить КПД генерации одиночных пикосекундтшх импульсов по сравнению с прототипом, обеспечива  устойчивый реж}-гм генерации таких т- пульсов даже при весьма низкой стабильности импуЛьсов накачки .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ получени  одиночных пикосекундных и тульсов лазерного излучени , включаюпшй создание активной среды с период1гаес.кой пространственной структурой путем сведешт  в растворе крлсител  под углом друг к другу двух пучков нзлл чеки  накачки наносекунд- ной дпительности и гашение усилени  активной среды излучением до уровн  HiDKe порогового после формировани  в ней первого пикосеку.ндкого импульса, отличающийс  тем что, с целью повышени  КПД лазера;, активну о среду создают так1ш образом„ чтобы ее продольна  ось составл ла с осьгэ пе- риодт1еской пространственной структуры yranc6 h/L, где h - поперечм,йр а L - продольный размеры активной среды раствора красител , а усиление, активной среды гас т кзлуче1-гием суперлюминесценции выход щим из активной среды в направлении ее продольной оси, возвраща  его обратно в активную среду.

   с

   ; /

   .

   PffZ. I

   фиг. 2

   5

   Ю %