Optical resonators with discontinuous phase elements

Details Optical resonators with discontinuous phase elements Optical resonators with discontinuous phase elements

H - Electricity

01

S

H01S 3/08 (2006.01) H01S 3/098 (2006.01)

Patent

CA 2287994

A discontinuous phase element (86, 204) is disposed between the reflector (20, 23) elements of an optical resonator in order to suppress unwanted modes propagating within the cavity, and to preferentially allow the existence of preferred modes within the cavity. The discontinuous phase element (204) operates by producing sharp changes in the phase distribution of the undesirable modes, so that their propagation losses are sufficiently high prevent their build-up. This is achieved by introducing a discontinuous phase change to these modes at locations where they have high intensity. At the same time, the desired modes suffer 0 or 2.pi. phase change, or have low intensity at the discontinuity, and so are unaffected by the discontinuous phase element. Such elements can be used in a single element or a double element configuration, and can be used in passive cavities or active cavities, such as lasers. In addition to being able to improve the output beam quality of a laser by encouraging output of the lowest order mode beam, they can also be used to improve the maximum power output of solid state lasers by encouraging the output of specific higher order mode beams, without limiting dynamic range of the laser. They can also be used to compensate for birefringence distortion in the gain medium.

Un élément (86, 204) de phase discontinue est situé entre les éléments réflecteurs (20, 23) d'un résonateur optique, de manière à supprimer la propagation de modes indésirables à l'intérieur de la cavité et à permettre l'existence de modes préférés à l'intérieur de la cavité. Cet élément (204) de phase discontinue produit des modifications abruptes dans la répartition des phases des modes indésirables, de sorte que leurs pertes de propagation sont suffisamment élevées pour empêcher leur apparition. On obtient ce résultat par introduction d'une modification de phase discontinue dans ces modes à des emplacements au niveau desquels ces modes présentent une intensité élevée. Simultanément, les modes souhaités subissent une modification de phase égale à 0 ou 2.pi. ou présentent une intensité faible au niveau de la discontinuité et, de ce fait, ne sont pas concernés par l'élément de phase discontinue. On peut utiliser ces éléments dans une configuration à élément unique ou à deux éléments, ainsi que dans des cavités actives ou passives, telles que des lasers. En plus de leur capacité à améliorer la qualité du faisceau de sortie d'un laser en encourageant la sortie du faisceau de mode d'ordre le plus bas, on peut également les utiliser afin d'améliorer la sortie de puissance maximum de lasers à semi-conducteurs en encourageant la sortie de faisceaux spécifiques de mode d'ordre supérieur, sans limiter la plage dynamique du laser. On peut également les utiliser afin de corriger la distorsion de biréfringence dans le milieu de gain.

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