Управление поперечно-модовым составом терагерцового лазерного излучения с помощью элементов бинарной..
АннотацияПриведены результаты оптических экспериментов по формированию мод лазерного из-лучения из освещающего Гауссова пучка терагерцового лазера на свободных электронах (NovoFEL) с помощью бинарных кремниевых дифракционных оптических элементов (ДОЭ). Исследования проводились на длине волны 141 мкм. Результаты оптических экспе-риментов находятся в соответствии с результатами компьютерного моделирования.Ключевые слова: дифракционный оптический элемент, лазер на свободных электронах, терагерцовое излучение, моды лазерного излучения.
ВведениеДифракционные оптические элементы (ДОЭ) на-шли широкое применение в лазерных технологиче-ских установках и оптических приборах видимого и инфракрасного диапазонов [1].В работах [2, 3] приведены результаты исследования ДОЭ, предназначенных для формирования мод лазерно-го излучения видимого и инфракрасного диапазонов -моданов. Показано [2, 3], что методы дифракционной оптики позволяют формировать пучки когерентного излучения практически произвольного поперечно-модового состава. Создание дифракционных оптиче-ских элементов, формирующих пучки лазерного излу-чения заданного модового состава видимого и инфра-красного диапазонов, позволило решить ряд фундамен-тальных и прикладных задач [1]: формирование эталон-ных пучков, осуществление манипуляции микро-и на-ночастицами, повышение чувствительности волоконно-оптических сенсоров. В [3] приведена аналогия между созданием моданов и предшествующим созданием мо-нохроматоров и призм -появление монохроматоров и призм позволило экспериментально подтвердить суще-ствование продольного спектра оптического излучения: были показаны возможности экспериментального фор-мирования пучков с заданным продольно-спектральным составом, а также разложения белого света по продоль-но-спектральным компонентам. Появление моданов позволило формировать эталонные пучки когерентного света с заданным поперечно-модовым составом и изме-рять парциальную мощность мод, входящих в состав освещающего пучка [3].Отметим, однако, что применение моданов для управления поперечно-модовым составом излучения газовых [1, 3], твердотельных и полупроводниковых [1] лазеров позволяет получать пучки с заданным попереч-но-модовым составом на длине волны, соответствую-щей одной из продольных мод лазера. Появление лазе-ров на свободных электронах открыло возможность получения когерентных пучков на заданной длине вол-ны [4]. Таким образом, обладая возможностью создания элементов для формирования пучков с заданным попе-речно-модовым составом и используя возможности ла-зера на свободных электронах, можно получать пучки когерентного излучения заданного модового состава с заданной длиной волны.В В данной работе приводятся первые результаты исследования бинарных кремниевых элементов, предназначенных для формирования одномодовых пучков (были выбраны моды Гаусса-Эрмита (1,0), Гаусса-Эрмита (1,1) и Гаусса-Лагерра (2,2)) из осве-щающего пучка лазера на свободных электронах.