Малогабаритный эрбиевый лазерный излучатель с диодной накачкой и акустооптической модуляцией добротности

5 / 17

Д.А. Бондаренко, В.Е. Карасик, Л.Н. Магдич, О.О. Погонышев
18 ISSN 0236-3933. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Приборостроение. 2017. № 5
обеспечивающего вывод дифрагированного излучения за пределы угловой про-
странственной моды резонатора. В условии (2) θB — угол Брэгга; 0  — поло-
винный угол расходимости лазера.
При изотропной дифракции угол Брэгга определяется по соотношению
0
зв
,
2 B
f
v

 
где  — длина волны в вакууме; зв v — скорость звука. Для кристаллического
кварца с ориентацией <100>, когда возбуждение звука происходит вдоль оси Х
кристалла, а направление падающего пучка выбрано вдоль оптической оси Z,
скорость звука зв v  5750 м · с–1. В этом случае значение угла Брэгга равно
10, 7
B   мрад (при длине волны звука Λ 71, 875 мкм и частоте управляющего
сигнала 0 80 МГц), f  что вполне достаточно для выведения пучка за пределы
модового объема резонатора при типичных значениях 0 2 5    мрад. Эффек-
тивность дифракции э  может быть рассчитана по формуле [9]
2
2
э aк sin ,
2
M L P
H
  
   
 
(3)
где М2 — коэффициент акустооптического качества; aк P — акустическая мощ-
ность; , L H — длина пьезопреобразователя вдоль оси и его высота.
При определении коэффициента 2 M следует учесть, что естественное враще-
ние плоскости поляризации излучения оптически активным кристаллическим
кварцем при неполяризованном излучении эрбиевого лазера обеспечивает неза-
висимость эффективности дифракции от состояния поляризации излучения.
Минимальная длина кристалла, на которой обеспечивается поворот плоскости
поляризации на 90, составляет около 20 мм, что является разумным компромис-
сом между требуемой эффективностью дифракции и увеличением длины резона-
тора, пропорционально которой возрастает длительность импульса выходного
излучения и соответственно падает пиковая мощность.
В связи с этим предлагается вычислять коэффициент М2 по модифициро-
ванной формуле
  6
0 2 2
2 11 12
3
зв
,
2 a
n Mp p
v
 

(4)
где a  — объемная плотность материала; 2
11 p , 2
12 p — фотоупругие константы.
При значениях констант 11 0,128 p  и 12 0, 25 p  коэффициент равен 2 M 
15 1, 05·10  3 1 с · к . г  Таким образом, учет естественного вращения плоскости по-
ляризации в кристаллическом кварце, выполненный в работе [4], позволяет уточ-
нить значение М2 и акустической мощности при описанных выше условиях.