Лазерный генератор с многопризменной решеткой

Лазерные генераторы с многопризменной решеткой , ^{[ 1 ]} или лазерные генераторы MPG используют расширение луча за счет нескольких призм для освещения дифракционной решетки, установленной либо в конфигурации Литтроу , либо в конфигурации скользящего падения. Первоначально эти перестраиваемые дисперсионные генераторы с узкой шириной линии были представлены как генераторы на решетке Литтроу с несколькими призмами (MPL). ^{[ 2 ]} или гибридные многопризменные решетчатые полости с почти скользящим падением (HMPGI) , ^{[ 3 ]}^{[ 4 ]} в лазерах на органических красителях . Однако эти конструкции были быстро адаптированы для других типов лазеров, таких как газовые лазеры . ^{[ 5 ]}^{[ 6 ]} диодные лазеры , ^{[ 7 ]}^{[ 8 ]} и в последнее время волоконные лазеры . ^{[ 9 ]}

Возбуждение

Лазерные генераторы с многопризменной решеткой могут возбуждаться либо электрически, как в случае газовых и полупроводниковых лазеров, ^{[ 11 ]} или оптически, как в случае кристаллических лазеров и лазеров на органических красителях. ^{[ 1 ]} В случае оптического возбуждения часто необходимо согласовать поляризацию возбуждающего лазера с предпочтением поляризации многопризменного генератора на решетке. ^{[ 1 ]} Это можно сделать с помощью вращателя поляризации , что повышает эффективность лазерного преобразования. ^{[ 11 ]}

Производительность по ширине линии

Теория многопризменной дисперсии применяется для проектирования этих расширителей луча 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 настроечными характеристиками резонатора лазера. ^{[ 11 ]} В этих условиях, то есть при нулевой дисперсии многопризменного расширителя луча, ширина линии однопроходного лазера определяется выражением ^{[ 1 ]}^{[ 11 ]}

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

где $\Delta \theta$ — расходимость луча, а M — увеличение луча, обеспечиваемое расширителем луча, который умножает угловую дисперсию, обеспечиваемую дифракционной решеткой. В случае многопризменных расширителей луча этот коэффициент может достигать 100–200. ^{[ 1 ]}^{[ 11 ]}

Когда дисперсия многопризменного расширителя не равна нулю, однопроходная ширина линии определяется выражением ^{[ 1 ]}^{[ 11 ]}

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

где первый дифференциал относится к угловой дисперсии от решетки, а второй дифференциал относится к общей дисперсии от многопризменного расширителя луча . ^{[ 1 ]}^{[ 11 ]}

показал, что оптимизированные твердотельные лазерные генераторы с множеством призм на решетке Дуарте генерируют импульсное излучение с одной продольной модой, ограниченное только принципом неопределенности Гейзенберга . ^{[ 12 ]} в Ширина лазерной линии этих экспериментах выражается как $\Delta \nu$ ≈ 350 МГц (или $\Delta \lambda$ ≈ 0,0004 нм при 590 нм) в импульсах длительностью ~ 3 нс, на уровнях мощности в киловатном режиме. ^{[ 12 ]}

Приложения

Применения этих перестраиваемых лазеров с узкой шириной линии включают:

Когерентная антистоксова рамановская спектроскопия и диагностика горения ^{[ 13 ]}
ЛИДАР ^{[ 14 ]}
Лазерная спектроскопия ^{[ 15 ]}^{[ 16 ]}
Лазерное разделение изотопов на атомных парах ^{[ 17 ]}^{[ 18 ]}

См. также

Ссылки

^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г Ф. Дж. Дуарте , Импульсные лазерные генераторы на красителях с узкой шириной линии, в «Принципах лазера на красителях» (Academic, Нью-Йорк, 1990), глава 4.
^ Ф. Дж. Дуарте и Дж. А. Пайпер, Расширитель луча с двумя призмами для импульсных лазеров на красителях, Опт. Коммун. 35 , 100-104 (1980).
^ Ф. Дж. Дуарте и Дж. А. Пайпер, Импульсный лазер на красителе скользящего падения с предварительно расширенной призмой, Appl. Опция 20 , 2113-2116 (1981).
^ Ф. Дж. Дуарте и Дж. А. Пайпер, Генераторы-лазеры на красителях с узкой шириной линии и высоким коэффициентом мощности, накачиваемые медным лазером, Appl. Опция 23 , 1391-1394 (1984).
^ Ф. Дж. Дуарте, Многопризменные импульсные CO ₂ -лазеры Литтроу и скользящего падения, Appl. Опция 24 , 1244-1245 (1985).
^ RC Sze и DG Harris, Перестраиваемые эксимерные лазеры, в Справочнике по перестраиваемым лазерам , Ф. Дж. Дуарте (ред.) (Academic, Нью-Йорк, 1995), Глава 3.
^ П. Зорабедян, Характеристики полупроводникового лазера с решеткой и внешним резонатором, содержащего расширители луча внутрирезонаторной призмы, J. Lightwave Tech. 10 , 330–335 (1992).
^ П. Зорабедиан, Перестраиваемые полупроводниковые лазеры с внешним резонатором, в Справочнике по перестраиваемым лазерам , Ф. Дж. Дуарте (ред.) (Academic, Нью-Йорк, 1995), Глава 8.
^ Т. М. Шей и Ф. Дж. Дуарте, в книге «Применение настраиваемых лазеров» , 2-е изд., Ф. Дж. Дуарте (ред.) (CRC, Нью-Йорк, 2009), Глава 9.
^ Ф. Дж. Дуарте, Т. С. Тейлор, А. Костела, И. Гарсиа-Морено и Р. Састре, Длинноимпульсный твердотельный лазер на красителе с узкой шириной линии, Appl. Опция 37 , 3987–3989 (1998).
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г Ф. Дж. Дуарте, Перестраиваемая лазерная оптика , 2-е изд. (CRC, Нью-Йорк, 2015 г.) .
^ Перейти обратно: ^а ^б Ф. Дж. Дуарте, Твердотельный лазерный генератор на красителе с многопризменной решеткой: оптимизированная архитектура, Appl. Опция 38 , 6347-6349 (1999).
^ Р. Дж. Холл и А. К. Экбрет, Когерентная антистоксовая рамановская спектроскопия : приложения к диагностике горения, в журнале Laser Applications (Academic, Нью-Йорк, 1984), стр. 213-309.
^ В. Б. Грант, Лидар для исследований атмосферы и гидросферы, в журнале Tunable Laser Applications , 1-е изд. (Марсель-Деккер, Нью-Йорк, 1995 г.) Глава 7.
^ В. Демтредер , Лазерная спектроскопия: основы и методы , 5-е изд. (Шпрингер, Берлин, 2007).
^ В. Демтредер, Лазерная спектроскопия: основные принципы , 4-е изд. (Шпрингер, Берлин, 2008 г.).
^ С. Сингх, К. Дасгупта, С. Кумар, К. Г. Манохар, Л. Г. Наир, Великобритания Чаттерджи, Мощный лазер на красителе с высокой частотой повторения и накачкой из паров каппера, опт. англ. 33 , 1894-1904 (1994).
^ А. Сугияма, Т. Накаяма, М. Като, Ю. Маруяма, Т. Арисава, Характеристики одномодового лазерного генератора на красителе с настройкой давления с накачкой генератором на парах меди, Opt. англ. 35 , 1093-1097 (1996).

Внешние ссылки

Схемы лазерных генераторов MPG

[DLP-1] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г Ф. Дж. Дуарте , Импульсные лазерные генераторы на красителях с узкой шириной линии, в «Принципах лазера на красителях» (Academic, Нью-Йорк, 1990), глава 4.

[2] Ф. Дж. Дуарте и Дж. А. Пайпер, Расширитель луча с двумя призмами для импульсных лазеров на красителях, Опт. Коммун. 35 , 100-104 (1980).

[3] Ф. Дж. Дуарте и Дж. А. Пайпер, Импульсный лазер на красителе скользящего падения с предварительно расширенной призмой, Appl. Опция 20 , 2113-2116 (1981).

[4] Ф. Дж. Дуарте и Дж. А. Пайпер, Генераторы-лазеры на красителях с узкой шириной линии и высоким коэффициентом мощности, накачиваемые медным лазером, Appl. Опция 23 , 1391-1394 (1984).

[5] Ф. Дж. Дуарте, Многопризменные импульсные CO ₂ -лазеры Литтроу и скользящего падения, Appl. Опция 24 , 1244-1245 (1985).

[6] RC Sze и DG Harris, Перестраиваемые эксимерные лазеры, в Справочнике по перестраиваемым лазерам , Ф. Дж. Дуарте (ред.) (Academic, Нью-Йорк, 1995), Глава 3.

[7] П. Зорабедян, Характеристики полупроводникового лазера с решеткой и внешним резонатором, содержащего расширители луча внутрирезонаторной призмы, J. Lightwave Tech. 10 , 330–335 (1992).

[8] П. Зорабедиан, Перестраиваемые полупроводниковые лазеры с внешним резонатором, в Справочнике по перестраиваемым лазерам , Ф. Дж. Дуарте (ред.) (Academic, Нью-Йорк, 1995), Глава 8.

[9] Т. М. Шей и Ф. Дж. Дуарте, в книге «Применение настраиваемых лазеров» , 2-е изд., Ф. Дж. Дуарте (ред.) (CRC, Нью-Йорк, 2009), Глава 9.

[10] Ф. Дж. Дуарте, Т. С. Тейлор, А. Костела, И. Гарсиа-Морено и Р. Састре, Длинноимпульсный твердотельный лазер на красителе с узкой шириной линии, Appl. Опция 37 , 3987–3989 (1998).

[TLO-11] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г Ф. Дж. Дуарте, Перестраиваемая лазерная оптика , 2-е изд. (CRC, Нью-Йорк, 2015 г.) .

[FJD1999-12] Перейти обратно: ^а ^б Ф. Дж. Дуарте, Твердотельный лазерный генератор на красителе с многопризменной решеткой: оптимизированная архитектура, Appl. Опция 38 , 6347-6349 (1999).

[13] Р. Дж. Холл и А. К. Экбрет, Когерентная антистоксовая рамановская спектроскопия : приложения к диагностике горения, в журнале Laser Applications (Academic, Нью-Йорк, 1984), стр. 213-309.

[14] В. Б. Грант, Лидар для исследований атмосферы и гидросферы, в журнале Tunable Laser Applications , 1-е изд. (Марсель-Деккер, Нью-Йорк, 1995 г.) Глава 7.

[15] В. Демтредер , Лазерная спектроскопия: основы и методы , 5-е изд. (Шпрингер, Берлин, 2007).

[16] В. Демтредер, Лазерная спектроскопия: основные принципы , 4-е изд. (Шпрингер, Берлин, 2008 г.).

[17] С. Сингх, К. Дасгупта, С. Кумар, К. Г. Манохар, Л. Г. Наир, Великобритания Чаттерджи, Мощный лазер на красителе с высокой частотой повторения и накачкой из паров каппера, опт. англ. 33 , 1894-1904 (1994).

[18] А. Сугияма, Т. Накаяма, М. Като, Ю. Маруяма, Т. Арисава, Характеристики одномодового лазерного генератора на красителе с настройкой давления с накачкой генератором на парах меди, Opt. англ. 35 , 1093-1097 (1996).

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]

[ 16 ]

[ 17 ]

[ 18 ]

v т и Лазеры
List of laser articles List of laser types List of laser applications Laser acronyms
Types of lasers	Chemical laser Dye laser Bubble Liquid-crystal Gas laser Carbon dioxide Excimer Helium–neon Ion Nitrogen Free-electron laser Laser diode Solid-state laser Er:YAG Nd:YAG Raman Ruby Ti-sapphire X-ray laser
Laser physics	Active laser medium Amplified spontaneous emission Continuous wave Laser ablation Laser linewidth Lasing threshold Population inversion Ultrashort pulse
Laser optics	Beam expander Beam homogenizer Chirped pulse amplification Gain-switching Gaussian beam Injection seeder Laser beam profiler M squared Mode locking Multiple-prism grating laser oscillator Optical amplifier Optical cavity Optical isolator Output coupler Q-switching
Category