Частотно-стабилизированный лазер

ЬП ИСАНИЕИЗЬБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советски кСоциалистически кРеспублик пи 622377(51) М, Кл Н 01 Я 3/13 Геоудеротееииый комитет СССР ро делам изобретений и открытий(72) Автор изобретения М. Н. Дубров Ордена Трудового Красного Знамени институт радиотехники и электроники АН СССР(54) ЧАСТОТНО СТАБИЛИЗИРОВАННЫЛ ЛАЗЕР Изобретение относится к устройству газовых лазеров со стабилизацией частоты излучения и может быть использовано в метрологии при измерении длины и перемещений, в голографии и других областях техники,Известны устройства стабилизированных по частоте газовых лазеров, работающих в одночастотном режиме, в которых стабилизация частоты излучения осуществляется по провалу Лэмба на контуре усиления активной среды, либо с помощью вспомогательных поглощающих ячеек 11, Эти устройства требуют введения принудительной частотной модуляции, что бывает нежелательным в ряде приложений, а применение поглощающих ячеек усложняет конструкцию лазеров,Известен частотно стабилизированный лазер, содержащий резонатор с активным элементом и систему автоматической подстройки, включающую фотодетектор и исполнительный механизм 2. Этот лазер работает только в режиме генерации трех оптических частот. Подстройка частоты излучения лазера достигается путем выделения и стабилизации низкочастотных биений, возникающих при несимметричном расположе 2нии трех оптических частот относительно допплеровского контура усиления активной сре- ДЫ.Цель изобретения - повышение стабильности лазера в режиме генерации по крайней мере четырех частот.Это достигается тем, что между фотодетектором и исполнительным механизмом установлены соединенные последовательно гетеродинный приемник, фильтр низкой частоты и частотный детектор.10 На фиг. 1 представлена блок-схема частотно стабилизированного лазера; на фиг. 2 блок-схема гетеродинного приемника.Лазер содержит резонатор и активныйэлемент 1, фотодетектор (ФД) 2, гетеродинный приемник 3, фильтр низкой частоты (ФНЧ) 4, частотный детектор (ЧД) 5, интегрирующий усилитель 6 и пьезокерамику 7 для подстройки резонатора. Интегрирующий усилитель 6 и пьезокерамика 7 представляют собой исполнительный механизм.аб Гетеродинный приемник состоит из гетеродина 8, усилителя высокой частоты (УВЧ) 9, смесителя 10, усилителя промежуточной частоты (УПЧ) 11 и низкочастотного радио- детектора 12.Частотно стабилизированный лазер работает следующим образом.Излучение активного элемента 1, состоящее из нескольких оптических частот, неэквидистантно разнесенных (из-за дисперсионных свойств оптической среды) на межмодовое расстояние порядка 110 мГц, поступает на широкополосный фотодетектор 2. Сигнал, снимаемый с ФД, содержит множество комбинационных колебаний как основных (110 мГц), так и более высокого порядка, частота которых кратна основной 16 межмодовой частоте. Назначение гетеродинного приемника 3 состоит в том, чтобы из всей совокупности комбинационных частот выделить низкочастотные биения только между двумя комбинационными частотами. УВЧ 9 выделяет и усиливает из суммарного сигнала ФД комбинационные частоты только первого порядка 110 мГц. Неэквидистантность расположения оптических частот приводит к тому, что основные комбинационные частоты различаются всего лишь на 1 - 10 кГц, 26 и поскольку полоса пропускания гетеродинного приемника, образованного УВЧ 9, гетеродином 8 (1 г = 20 мГц), смесителем 10 и УПЧ 11 (1 = 1 О мГц), значительно больше этой величины, они все детектируются низкочастотным радиодетектором 12. Необходимые для подстройки лазера низкочастотного биения частоты выделяются ФНЧ (с полосой пропускания 500 Гц), настроенным на среднюю частоту 2 кГц. Напряжение на выходе интегрирующего усилителя 6 зв пропорционально расстройке частоты биений, поступающих на вход ЧД 5 от среднего значения 2 кГц. Это напряжение используется для подстройкИ зеркала резонатора лазера.Введение гетеродинного приемника и изЭЗ бирательного фильтра низкой частоты в систему АПЧ обеспечивает выделение из многих комбинационных частот только одной пары частот, низкочастотные биения между которыми используются для подстройки частоты лазера. Введение частотного детектора повышает устойчивость работы системы АПЧ,Предлагаемый частотно, стабилизированный лазер, работающий на базе больших резонаторов и активных элементов, обладает высокой выходной мощностью.Изобретение может быть использовано для стабилизации газовых лазеров, серийно выпускаемых промышленностью.Формула изобретенияЧастотно стабилизированный лазер, содержащий резонатор с зеркалами, активный элемент и систему автоматической подстройки, включающую фотодетектор и исполнительный механизм, соединенный с зеркалом резонатора, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности лазера в режиме генерации по крайней мере четырех частот, между фотодедектором и исполнительным механизмом установлены соединенные последовательно гетеродинный приемник, фильтр низкой частоты и частотный детектор,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1, Галутва Г. В. и Рязанцев А. И, Селекция типов колебаний и стабилизация частоты ОКГ. М Связь, 1972, с. 45 - 58.2. Капралов В, П. и Булыгин А. С. Использование дисперсионных свойств активной среды лазера для стабилизации частоты его излучения, Оптика и спектроскопия, 1974, т. 37, вып. 5, с. 993.Исаева ого комитета СССР ний н открытий Раушскаи наб., д. 4/5 жгород, ул. Проектная Текред К. ШуфрнТиразс ЗЖН И И П И Государственнпо делам нзобрете035, Москва, Ж - 35,ал ППП Патент, г, У Корректор Ю. МакП одиисиое