Способ стабилизации частоты лазерного излучения и устройство для его осуществления

3 1163784 4 подключен к частотному модулятору-корректору, генератор сканирующего нап-, ряжения подключен через второй ключ к частотному модулятору-корректору и 5 Изобретение относится к квантовой 10электронике и может быть использовано для стабилизации частоты лазеров,в частности газовых лазеров видимого и инфракрасного диапазонов,Целью изобретения является повышение долговременной стабильности частоты лазерного излучения.Данный способ производят следующимобразом,Иодулируют лазерное излучение по 20частоте, периодически меняя длину резонатора лазера относительно егосреднего положения, пропускают сформированное лазерное излучение. черезрезонансно-поглощающую среду, регистрнруют сигнал приращения мощности излучения, измеряют максимальнуюи минимальную величины сигнала приращения, определяют глубину паразитной амплитудной модуляции лазерного30излучения, модулируют лазерное излучение по амплитуде с глубиной модуляции в 4-6 раз большей глубины пара")зитной амплитудной модуляции лазерного излучения, симметрируют величину приращения мощности лазерного излучения в зависимости от частоты в полосе резонансарезонансно-поглощающейсреды введением временного запаздывания периодическогоизменения длинырезо.40натора лазера, т,е. изменяя фазучастотной модуляции, подавляют ампли"тудную модуляцию в сигнале приращения мощности, измеряют смещение часто.ты лазерного излучения от веригины реэонанса резонансно-поглощающей среды, устанавливают частоту лазерного излучения на вершину резонансарезонансно-поглощающей среды измене-.,нием длины резонатора. 50 Для осуществления способа предло.жено устройство, схема которого показана на чертеже, Устройство содержит лазер 1 частотный модулятор-корУ:55 ректор 2, амплитудный модулятор 3 лазерного излучения, линзы 4, генера" тор:модулирующего напряжения 5. пер" вый .ответвитель 6, резонансно-поглок одному из входов индикатора, а другой вход индикатора подключен к выхо"ду первого Фазового компаратора. щающую ячейку 7, глухое зеркало 8, первыйФазовый компаратор 9, первый Фотоприемник 10 первый усилитель 11, второй ответвитель 12, второй фото- приемник 13, второй усилитель 14, второй Фазовый комцаратор 15, второй фазовращатель 16, первый фазовращатель 17, второй ключ 18, генератор синусоидального напряжения 19, индикатор 20, первый ключ 21, переключатель 22.Устройство работает следующих образом.Второй ключ 18 Включен, переключатель 22 выключен, первый ключ 21 находится в верхнем положении. При этом на экране индикатора 20 регистрируют сигнал приращения мощности лазерного излучения в зависимости от частоты в полосе резонанса резонансно"поглощающей среды, измеряют максимальную и минимальную величины сигна- . ла приращения. В зависимости от времени С величина сигнала меняется иэ-за параэитной амплитудной модуляции (ПАИ), что приводит к нестабильности частоты. Глубина ПАИ равнаА- А 21Ш т 3 ю )оаэи 48 1 К,К где 8 - чувствительность первогоФотоприемника;1 - мощность излучения лазера,попадающая на первый фотоприемник;К - коэффициент передачи первого(усилителя;К " коэффициент передачи первогоФазового компаратора;А,- максимальная величина;А - минимальная величина сигнала.Зная глубину ПАИ шприменяют.ааледополнительную амплитудную модуляцию (ДАИ) с глубиной модуляции шА (4- 6) х шоа,а. Дальнейшее увеличение глубины ДАИ шааанежелательно из-за возникающих искажений в фазовом компараторе 9, перегрева амплитудного модулятора 3.,Первый ключ 21 устанавливают5 11637 в нижнее положение и Фаэовращателем 17 вводят временное запаздывание пери- одического изменения длины лазерного резонатора до устранения асимметт рии приращения мощности лазерного излучения в зависимости от частоты в полосе резонанса резонансно-поглощающей.среды, т,е. изменяя фазу частотной модуляции, подавляют всю,ампли-,10 тудную модуляцию. Далее выключают второй ключ 18, включают переключатель 22, в результате чего измеряют смещение частоты лазерного излу-. чения, определяя величину и знак сиг нала приращения мощности лазерного излучения в зависимости от частоты в полосе резонанса резонансно"пог.лощающей среды, и устанавливают ее на вершину резонанса резонансно-пог лощающей среды посредством системы . автоподстройки частоты (АПЧ), состоящей из первых фотоприемника 10, усилителя 11, фазового комнаратора 9 и 846частотного модулятора-корректора 2, при этом фазу сигнала амплитудной мо дуляции 1 и автоматически поддерзввают в квадратуре с опорным напряжением фазового компаратора 9 систе", мой автоматической подстройки фазы (АПф), состоящей из вторых Фотоприемника 13,. усилителя 14, Фазового компаратора 15 и первого фазовращателя 17. Для упрощения устройства, повышения выходной мощности излучения лазера и дальнейшего уменьшения дол" говременной нестабильности частоты лазерного излучения можно совместить амплитудный модулятор 3 с частотным модулятором-корректором 2.Экспериментальная проверка показала, что наличие НАИ ограничивает долговременную нестабильность частоты на уровне 10 . В данном решении происходит устранение влияния ПАМ и долговременная нестабильность частоты достигает уровня 1011 б 3784 орректор И,Самборская дактор С.Титова ык ед Производственно-иэдательский комбинат "Патент жгород, ул. Гагарина,101 Закаэ 2559 Тираж 314 ПодписноеУЧИИПИ Государственного комитета по иэобретениям и открытиям при ГКНТ СС 13035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5