Перестройка длины волны генерации; селективные резонаторы.

Как уже отмечалось, в лазерах на красителях возможна перестройка длины волны генерации. При этом может быть использована зависимость положения линии генерации красителя от концентрации молекул красителя

Рис. 1.22

в растворе, температуры раствора, коэффициентов отражения зеркал резонатора. Чаще всего для перестройки длины волны генерации применяют селективные резонаторы.

Селективный резонатор — это резонатор, внутри которого наряду с активной средой находится спектрально-селективный элемент. В качестве таких элементов используют спектральные светофильтры, интерферометры Фабри—Перо, дисперсионные призмы, дифракционные решетки.

На рис. 1.22, а изображен лазер на красителе с плавной перестройкой длины волны генерации при помощи дисперсионной призмы. Здесь 1 — кювета с красителем, 2 — накачивающее излучение (от вспомогательного лазера), 3 — выходное излучение, 4 — выходное зеркало резонатора, 5 — призма, 6 — поворачивающееся относительно призмы отражающее зеркало. Кювета ориентирована таким образом, чтобы перпендикуляр к ее стенке образовывал с направлением излучения красителя угол Брюстера . В этом случае генерируемое излучение является линейно-поляризованным (вектор Е колеблется в плоскости рисунка) и практически отсутствуют потери на отражение излучения от стенок кюветы. Роль селективного элемента играет в данном случае призма. В зависимости от ориентации плоскости зеркала 6 относительно призмы реализуется генерация определенной длины волны. Поворачивая плоскость зеркала 6, можно плавно изменять длину волны генерации (в пределах ширины линии люминесценции данного красителя).

Аналогичный эффект дает использование вместо одного из зеркал резонатора отражательной дифракционной решетки. Схема такого лазера показана на рис. 1.22, б. Здесь 1—4 — то же, что и на рис. 1.22, а, 5 — отражательная дифракционная решетка, 6 — телескопическая система для лучшего выделения остронаправленного излучения. Угол дифракции 0 связан с длиной волны излучения К известным соотношением

Рис. 1.23

где — период решетки. При заданном значении угла между перпендикуляром к решетке и осью резонатора (при заданной ориентации решетки в резонаторе) будет генерироваться излучение с длиной волны к, определяемой по формуле (1.3.1). Только для этой длины волны отраженное решеткой излучение будет распространяться по оси резонатора. Поворачивая дифракционную решетку, можно изменять угол и тем самым перестраивать длину волны генерации.

Осуществляющий селекцию длин волн элемент (призма, дифракционная решетка и т. п.) выполняет две функции: выделяет узкую линию генерации и позволяет варьировать положение этой линии в пределах ширины линии люминесценции красителя. Использование одного селективного элемента сужает линию генерации до мкм, причем без существенного уменьшения выходной мощности; в результате вместо широкой и относительно малоинтенсивной линии люминесценции высвечивается очень узкая и весьма интенсивная линия генерации. Эти две линии качественно сопоставляются на рис. 1.23 (1 — линия люминесценции, 2 — линия генерации).

Для более сильного сужения линии генерации используют комбинации из нескольких селективных элементов. При этом удается получить линии генерации шириной до мкм при неизбежных существенных потерях генерируемой мощности.