Лазерный генератор с несколькими призматическими решетками - Multiple-prism grating laser oscillator

Многократная-призма решетки лазерных генераторы , или MPG лазерных генераторов, использование расширения множественной призмы луч для освещения дифракционной решетка установлена либо в конфигурации Литтров или конфигурациях скользящего падения. Первоначально эти узкие-дисперсионные перестраиваемые шириной линии осцилляторы были введены в качестве множественной призмы Литтров (MPL) решеток осцилляторов, или гибридной множественной призмы почти скользящего падение (HMPGI) решеток полостей , в органических лазерах на красителе . Однако эти конструкции были быстро адаптированы для других типов лазеров, таких как газовые лазеры , диодные лазеры , а в последнее время и для волоконных лазеров .

Многопризменный перестраиваемый лазерный генератор с узкой шириной линии. Решетка в этом конкретном генераторе развернута в конфигурации Литтроу.

Возбуждение

Лазерные генераторы с несколькими призматическими решетками могут возбуждаться либо электрически, как в случае газовых лазеров и полупроводниковых лазеров, либо оптически, как в случае кристаллических лазеров и лазеров на органических красителях. В случае оптического возбуждения часто необходимо согласовать поляризацию возбуждающего лазера с предпочтительной поляризацией генератора с решеткой с несколькими призмами. Это можно сделать с помощью вращателя поляризации, что повысит эффективность преобразования лазера.

Производительность по ширине линии

Теория дисперсии с несколькими призмами применяется для разработки этих расширителей пучка либо в аддитивной конфигурации, таким образом добавляя или вычитая их дисперсию к дисперсии решетки, либо в компенсирующей конфигурации (обеспечивая нулевую дисперсию на расчетной длине волны), что позволяет дифракционной решетке управлять перестроечными характеристиками резонатора лазера. В этих условиях, то есть при нулевой дисперсии от расширителя пучка с несколькими призмами, ширина линии однопроходного лазера определяется выражением

{\ displaystyle \ Delta \ lambda \ приблизительно \ Delta \ theta \ left (M {\ partial \ theta \ over \ partial \ lambda} \ right) ^ {- 1}}

где - расходимость луча, а M - увеличение луча, обеспечиваемое расширителем луча, которое умножает угловую дисперсию, обеспечиваемую дифракционной решеткой. В случае расширителей пучка с несколькими призмами этот коэффициент может достигать 100-200. ${\ displaystyle \ Delta \ theta}$

Когда дисперсия расширителя с несколькими призмами не равна нулю, то ширина линии за один проход определяется выражением

{\ displaystyle \ Delta \ lambda \ приблизительно \ Delta \ theta \ left (M {\ partial \ theta \ over \ partial \ lambda} + {\ partial \ phi _ {2, m} \ over \ partial \ lambda} \ right ) ^ {- 1}}

где первая разность относится к угловой дисперсии от решетки, а вторая разность относится к общей дисперсии от расширителя луча с несколькими призмами .

Дуарте показал, что оптимизированные твердотельные лазерные генераторы с несколькими призматическими решетками генерируют импульсное излучение с одной продольной модой, ограниченное только принципом неопределенности Гейзенберга . Лазера ширина линии в этих экспериментах , как сообщается ≈ 350 МГц (или ≈ 0,0004 нм при длине волны 590 нм) в импульсах ~ 3 нс широкий, при уровнях мощности в режиме кВт. ${\ displaystyle \ Delta \ nu}$ ${\ displaystyle \ Delta \ lambda}$