Измеритель степени когерентности излучения лазера

ОЮЗ СОВЕТСНИ ОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИН ЯО 1427 1)5 д 01,1 9/00 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Семенов А.Т,намика и спектрыодниковых лазеров ЧоЫв,1. Веу 1 еч е еГГесСз хп хпОрС 1 сь 1 Еппеер. ЯВ/084,И КОГЕРЕНТНОС(57) Изобревой Физикеможет бытьи исследоваизлучения лде волоконнлазерных геЦель иэобреоперативнос ТЕЛЬЛАЗЕРА тение и ква испол ния к антоике и относится к к товой электро зовано для из герентных своизлучения н ческих систем нных системах состоит в пов счет прямого ия стввыхоаэеро о-опт терод тения ти за и связи. ппении эмере 24 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ й АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Равлин Л;А.,и Якубович С,Д. Дизлучения полупро1984, с. 187,ВеупоМз О 0оГ орСса 3. сопегевСгишепС йезхдп,г 3.пц, 1981, у. 20 ния степени когерентности излучения и увеличении точности. Цель достигается тем, что луч разделяется в пространстве на два, после чего один иэ них модулируется по интенсивности, затем оба луча - модулированный и не- модулированный - совмещаются в пространстве, В Образующейся интерферен" ционной картине в темных полосах (или в светлых) излучение содержит составляющую, интенсивность которой изменяется с удвоенной частотой модуля-, ции. Уровень составляющей пропорционален степени когерентности, Для измерения мощности составляющей излучение темной полосы (кольца) пропуска- а ется через диафрагму с щелью, ширина которой не превышает ширину интерференционного кольца. Диафрагма расположена перед фотодетектором, Электри- С ческой сигнал, выделяемый в его на" груэке, усиливается узкополосным уси" лителем, настроенным на удвоенную частоту модуляции. 1 ил. юань ЬРИзобретение относится к кванто" вой физике и квантовой электронике, а также волоконной оптике и может бытьиспользовано для измерения и исследования когерентных свойств излучения лазеров, излучения на выходе волоконно-оптических систем и в лазерных гетеродинных системах связи,Целью изобретения является повыше 1 О ние оперативности измерения степени когерентности за счет осуществление прямого измерения и повышение точности.На чертеже представлена структурная схема измерителя степени когерентности излучения лазера.Измеритель содержит лазер 1, первый делитель 2 светового потока, модулятор 3 интенсивности, второй дели тель 4 светового потока, устройства 5, 6 ввода устройство 7пространственного совмещения потоков, диафрагму 8, первый фотодетектор 9, узкополосный усилитель 10, выпрямитель 11, измеритель 12 отношений, второй Фотодетектор 13, оптический аттенюатор 14, первый световод 15, второй световод 16, выпрямитель 17,Устройство работает следующим образом.Излучение лазера 1 с помощью первого пространственного делителя 2 разделяется на два световых потокас интенсивностями 1, и 1 , причем Я 5 1,=1 ,"-1 =21. Поток 1 подается на модулятор 3 интенсивности, на выходе которого интенсивность потока .изменяется в соответствии с выражением 1 -" -21 (1 шсоза 3.), где ш - коэффициент 4 О модуляции; й - частота модуляции. Иодулированный поток поступает на второй делитель 4, на каждом выходекоторого интенсивность равна 1= =1=1 (1+тсовй 1). С помощью устройств 15 5 и 6 ввода потоки 1 и 1 вводятся соответственно в световодй 15 и 16, выходные потоки которых вводятся всоответствующие входы устройства 7пространственного совмещения. С выхо О да этого устройства сумма. потоковподается на диафрагму 8, щель которой равна или меньше ширины интерфе/ренционного кольца или полосы, которые образуются вследствие нтерферен ции потоков 1, и 1. Необходимая для интерференции разность оптического хода создается выбором разности длинсветоводов 15 и 16 или соответствуюШим осевым смещением одного из выходных торцов относительно цругого. При этом длина световодов выбирается ми-нимальной - приблизительно 0,3-1,0 м и определяется с одной стороны минимальными искажениями когерентности проходящего через них излучения, с другой - удобством работы, в том числе возможностью обработки торцов световодов. С точки зрения минимальных искажений когерентных свойств целесообразно световоды 15 и 16 выбирать одномодовыми, С помощью юстировочного механизма диафрагма 8 установле." на так, чтобы ее щель располагалась против темной интерференционной полосы. Проходящее излучение в темной полосе через щель диафрагмы 8 направляется на первый фотодетектор 9. Выделяющийся в его нагрузке электрический сигнал поступает на вход узкополосного усилителя 10, настроенного на удвоенйую модулирующую частоту 2 й,. Выходное напряжение усилителя 10 выпрямляется выпрямителем 11 и поступа" ет на один вход измерителя 12 отношений, На его другой вход поступает напряжение постоянного тока, выделен-. ное в нагрузке второго Фотодетектора 13, На входе диафрагмы 8 образует-,: ся интерференционная картина в результате интерференции потоков.В теМНом кольце или полосе при модуляции одного из потоков с частотой й и глубиной ш кроме постоянной составляющей ,и составляющей, изменяющейся с частотой Д, присутствует также составляющая, которая изменяется с удвоенной частотой 2 Й., При увеличении степени когерентности К, т.е, при Х 1, составляющая с частотой 2 й растет, а составляющая с частотой Й, падает. При 1=1 составляющая с 2 Й достигает максимума, а с я становится равной нулю, 11 аксимальная точность измерений достигается при ш=1, например при модуляции интенсивности ме" андром, что наиболее просто осуществляется механическим прерывателем или обтюратором.Таким образом, составляющая сигнала, изменяющаяся с удвоенной частотой 2 й,и выделяющаяся в виде электрического сигнала в нагрузке первого Фотодетектора 9 вместе с остальными составляющими,. усиливается узкополосным усилителем 10 настроенным на частоту 2 й . Выходное напряжение зто 427971Кп 1 го усилителя пропорционально 8 , - 7 .асов 21 й, где К - коэффициент усиления усилителя. После ныпрямлення на входе измерителя отношений напряжений будет напряжение постоянного тока,Кш 1 спропорциональное -- Х . Поступаю 8 ф шиА на второй фотодетектор 13 оптический поток с интенсивностью 1= =1 1+ассам) преобразуется этим фо" тодетектором и разделительным конденсатором в напряжение постоянного то" ка, пропорциональное ш 1. Учитывая 15 с помощью аттенюатора 14 и электрического регулятора усиления в усилителе 10 множители 1/8, и К и принимая ша 1, н,измерителе отношений напряжений получаем сигнал, пропорциональный эОш 1 с 1величине :х, который индициш 1руется измерителем 12. Измеритель настраивается и калибруется с помощью эталонного газового одночастотного 25 лазера, степень когерентности которого близка к единице. При этом один раз устанавливается положение атте". нюатора 14 и регулятора усиления усилителя 1 О и при измерении излучения других лазеров не изменяется. При.достаточно высокой линейности характеристик Фотодекторов и усилителя а также измерителя отношений измеряемые величины могут быть измерены с необходимой точностью в течение долейсекунды в Формула изобретенияИзмеритель степени когерентности излучения лазера, содержащий первый .пространственньй делитель светового потока, первый ныход которого оптически последовательно снянен с аттенюатором, первым объективом ввода, первым снетонодом и первым входом у тройстна пространственного сонме- щения потоков, а нторой выход делителя оптически последовательно связан с нторым объективом ввода, вторым световодом и вторым входом устройства пространственно 1 о совмещения потоков, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повьппения оперативности измерения степени когерентности эа счет осуществления прямого измерения и повьппения точности, н него введены модулятор интенсивности светового потока, вход которого оптически связа с вторым выходом первого пространственного делителя, второй пространственный делитель, вход которого оп 1 тически связал с выходом модулятора,первый выход - с вторым объективом вода, диафрагма с щелью, ширина ко;торой не преньппает ширины интерференционной полосы, оптически связанная с выходом устройства совмещения потоков, первый фотодетектор, вход кото" рого оптически связан с диафрагмой, уэкополосньк усилитель, вход которого соединен с выходом первого фотоде;тектора, первый выпрямитель, вход которого соединен с выходом узкополосного усилителя, нэмернтель отношений,. первый вход которого соединен с ны" ходом перво.о выпрямителя., второй фотодетектор, вход которого оптнчес" кн связан с вторым выходом второго пространственного делителя, а выход подплочен через раэделнтельньй конденсатор н второй выпрямитель к нто" рому входу измерителя отношений,1427971 Составитель Л. Архонтовшкарева Техред И,Ходанич. Корректор В. Бутяга Редактор.Т Заказ 2572В 11 ИИ 1 Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород Проектная Тираж 32 1 И Государств по делам изобр 13035, Москва, ЖПодписноного комитета СССРений и открытийРаушская наб., д, 4/5