5.3.4. Перестройка частоты генерации лазера

Ширина линии усиления некоторых лазеров (например, ла­зеров на красителях или вибронных твердотельных лазеров) яв­ляется очень большой и может возникнуть необходимость пере­стройки длины волны выходного излучения от центра линии в пределах всей доступной ширины линии. В некоторых других

случаях лазеры обладают усилением А \&г на более чем одном переходе (напри-

АтиВнач ^л—'"Х/ мер, ССЪ-лазер), из которых» как пра­вило, генерирует самый сильный и мо-

а жет возникнуть потребность в пере-

стройке длины волны лазера в сторо­ну от самой сильной линии. В обоих

_{Ативная} ^А_{'/« тивный по длинам волн элемент типа}

^{* с&0а} _s ^{дисперсионной призмы (рис. 5.4, ^ или}

дифракционной решетки (рис. 5.4,6) Рис. 5.4. Использование по так называемой схеме Литтрова.

ХТТ^Ни^Ыдифракцш Для данного _угЛа поворота призмы решетки (б) для перестрой- или решетки существует только одна кч длины волны лазерной длина волны (К_х на каждом рисунке),

генерации. которая отражается назад в резона-

тор. Поэтому перестройка осуществля­ется вращением решетки в конфигурации рис. 5.4, б или враще­нием призмы либо зеркала 2 в конфигурации рис. 5.4, а.

Третий селективный по длинам волн элемент, пользующийся все большей популярностью, использует двулучепреломляющий фильтр, помещенный внутрь резонатора лазера. Фильтр пред­ставляет собой пластинку подходящего двулучепреломляющего

кристалла (например, кварца в видимой области), наклонен­ную по отношению к пучку под углом Брюстера G_s (рис. 5.5). Оптическая ось кристалла А лежит в плоскости, параллельной поверхности пластинки. Предположим вначале, что по обе сто-

^{r ; этих случаях обычно применяют селек-} роны двулучепреломляющей пластинки на оптической оси рас­положены также два поляризатора. Будем считать, что оба по­ляризатора ориентированы таким образом, чтобы пропускать только пучок, вектор электрического поля которого лежит в пло­скости падения пучка на пластинку. При этом пучок на входе

в пластинку не будет испытывать потерь на отражение, по­скольку она наклонена под углом Брюстера. Если оптическая ось не перпендикулярна и не параллельна плоскости падения, то падающий пучок будет содержать как обыкновенную, так и необыкновенную компоненты (см. также разд. 8.4.1.1), которые

Входной пучок

П оляризатор 1 Поляризатор 2

Д вулучглреломляющяя Рис, 5.5, Двулучепреломляющнв фильтр в качестве селективного (по длинам

претерпевают различный фазовый сдвиг, поскольку показатель преломления обыкновенного луча n_Q отличается от показателя преломления необыкновенного луча п_е. В частности, в кварце первый из них меньше, чем второй. Проходя через пластинку, обе компоненты складываются, образуя результирующее поле с эллиптической поляризацией, если только разница в фазовых сдвигах не равна в точности целому числу, умноженному на 2л. Тогда наличие поляризатора 2 приведет к потерям для Этого эл­липтически поляризованного пучка. Предположим теперь, что

разница в фазовых сдвигах равна целому числу, умноженному на 2л, т. е. что

(2ф) (п_е - п₀) L_e = 21я, (5.47а)

где X —длина волны пучка, Ь_е — толщина пластинки в направ­лении пучка, а /—целое число. В этом случае поляризация пуч­ка останется после его прохода через пластинку неизменной,

так что пучок не будет испытывать потерь в поляризаторе 2 и, следовательно, не будет испытывать потерь при проходе всей си­стемы на рис. 5.5. Выбирая затем подходящее значение Ь_е (для данного /), можно сделать так, что для данной длины волны лазера равенство (5.47а) выполняется. Перестройку длины вол­ны, соответствующей максимуму пропускания, можно теперь осуществлять путем вращения пластинки вокруг нормали к поверхности. Действительно, при этом изменяется значение п_С9 которое зависит от угла между оптической осью и вектором электрического поляки, следовательно, изменяется длина волны, при которой выполняется равенство (5.47а). Толщина пластинки (равная обычно 0,3—1,5 мм) определяет ширину перестроечной кривой, т. е. разрешающую силу. Чем тоньше пластинка, тем шире доступная область перестройки и ниже разрешающая сила. Наконец, заметим, что в лазерах с малым усилением, таких, как непрерывные газовые лазеры или лазеры на красителях, можно обойтись без двух поляризаторов, если остальные поляризую­щие компоненты, такие, как окна Брюстера лазерной трубки, обеспечивают достаточную дискриминацию по потерям между двумя поляризациями.