4. Оптико-механическая модуляция добротности.

В оптико-механическом способе модуляции добротности широко используются вращающиеся отражающие плоскости. В качестве примера на рисунке 2 приведены две схемы, используемые для модуляции. Здесь:

1 - активный элемент;

2 - призма полного внутреннего отражения, вращающаяся вокруг оси, перпендикулярной оси резонатора;

3 - выходное зеркало резонатора;

4 - дополнительная (неподвижная) призма полного внутреннего отражения.

Рис.2 Варианты схемы резонатора лазера с оптико-механической модуляцией добротности.

В процессе вращения призма 2 лишь на короткое время обеспечивает высокую добротность резонатора. Угол поворота призмы, при котором добротность снижается в два раза по сравнению с максимальным значением, оказывается порядка угловой минуты. При скорости вращения призмы порядка 1000 оборотов/сек время переключения добротности составляет примерно 100 нс. Введение дополнительных оптических элементов позволяет увеличить эффективную скорость вращения призмы (при неизменной реальной скорости вращения). Так в схеме б на рисунке 2 эффективная угловая скорость вращения призмы оказывается вдвое выше реальной.

Рис.3 Функциональная схема установки по исследованию оптико-механической модуляции добротности.

Рассмотрим работу оптико-механического модулятора добротности, реализованную в данной лабораторной работе.

Работа механического модулятора добротности осуществляется следующим образом.

Конструктивно механический модулятор добротности (см. рис.3) состоит из призмы П, играющей роль одного из зеркал резонатора и установленной на специальной оправке О, насаженной на ось высокооборотного двигателя, период вращения Т которого задается генератором Г. На оправке имеется выступ В, который при вращении двигателя проходит через зазор З постоянного магнита М. В момент прохождения выступа через зазор, в катушке К, намотанной на магнит, индуцируется электрический импульс (1, рис.4а), запускающий схему управления поджигом лампы накачки лазера. Выступ расположен таким образом, чтобы в момент его прохождения через 0 зазор призма была развернута на 180^o относительно положения, соответствующего съюстированному положению лазера. Выход катушки соединен последовательно через кнопку Кн с входом генератора задержки ГЗ. Таким образом, пока нажата кнопка Кн (2, рис.4б), на вход генератора задержки поступают электрические импульсы (рис.4в), запускающие его. Через промежуток времени t_зад, устанавливаемом на генераторе задержки, на его выходе формируется импульс (рис.4г), осуществляющий запуск схемы поджига лампы накачки лазера. Подбирая время задержки t_зад таким образом, чтобы максимум инверсии в активном элементе лазера достигался в момент Т/2 от момента появления импульса 1 (рис.4а) (т.е. в тот момент, когда призма повернется на 180^о от своего первоначального положения и резонатор имеет максимальную добротность) на выходе лазера должен возникнуть импульс генерации. При этом длительность импульса, его энергия и мощность могут меняться в некоторых пределах, в зависимости от частоты вращения призмы, времени задержки t_зад.

Рис. 4. Временные диаграммы, поясняющие работу лазера в режиме оптико-механической модуляции добротности.