Способ стабилизации частоты излучения двухмодового лазера

ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) АЕ 1 га БаваЕ 1 апб Та 1 ао НауавЬг; Ашр 111 цае апб Ргеоцепсу вгаЬ 1 каг 1 оп о ап 1 пгегпа 1 - М 1 ггог Не-Ме 1 авег. Ларапезве Зоцгпа 1 оГ Арр 1 део Раув.тсв, 1982, ч, 21, У 10, р. 1445- 1460,Патент СССР У 441726, ф кл, Н 01 Б 3/1 О, 1974(54) СПОСОБ СТАБИЛИЗАЦИИ ЧАСТОТЫИЗЛУЧЕНИЯ ДВУХМОДОВОГО ЛАЗЕРА(57) Изобретение относится к областиквантовой электроники, а именно -к двухмадовым частотно-стабилиэированным лазерам с внутренними зеркалами, Цель изобретения - повьцпеннедолговременной стабильности и воспроизводимости частоты излучения лазера. Способ стабилизации частотыизлучения двухмодавого лазера осуществляется наложением на активнуюсреду магнитного поля с частотой, вдва раза меньшей частоты опорногосигнала, Это исключает влияние коэФфициентов пропускания оптическихэлементов для различных мод на сдвигчастоты излучения. Способ также позволяет избежать наводок во входныхцепях на частоте опорного сигнала,так как модуляция осуп 1 ествляется начастоте, в два раза меньшей, и легкоотФильтровывается системой автоподстро жи частоты. 2 ил.р -т(тявт стт;1 тт. (т,1 тт 001;--,С 1 ЯОИЛт(внрОВ ЯННттЖ Лв 3 грро,. т Грт тг;нЯ 1 ррнигг. рОЛГОВрЕКЕННСт.,( С Ет,брт,г 1 ЬНОС,т( ги- ,тт тт дтт(ттЛЬ 1 т 0 гОРОтГО Гт;1 тР 1(тРНЬ 1 Гт 0т т Лттвч й ттНт 0т те но т ят т (та т. Нтт(5)р, , ОЕ т 1 И(т:т- то,гтт рт ., тт т ,.: - ;Ввт; ЯНЕКЕ(ттотг(,(;. ДЗРРЯЗРГ,т:,Но,тт р ; ттт 1 ттГт гГ ттОВО г" т р ., то" гС таяне"ИВт "(ОД Ст" Егтеэво ЯЗВЯНот Р, т; В(т ИЗЛттт. гтт-т(тя (тля Гг гт,"., т ттр тН(т.В34(1;Е 1(тт . ПО С:(ОЛЬ;(У г:1 ОДВ НЗ;БОНКтГРКВУ(тат 1(Е;В;т Собот г:г- Вт.;,;,ртт-,т НВ ЦтОДЕНИН ДОЛЛ ттотнаоатт 1( -.-. - г -КоцЬОСТИ бОЛ(Е т тНЛНот;, яод И тг",Е," ЙЕНИВ,",40 ЦЯОСТИ бОЛЕЕ С г(тт бю-тт .,; .т РЕтЛЬТЯТЛ З 10(О В(тяв"(Н" тР тРтв тт,ВЙОД ИЗЛуЧЕНБН 1 5 т(отт 01;т;-.:,1 т(двтБУ (Гта Зт У гао ОТНОПЕ тн(О Н ОНООН%".У.":Я 1 ора И В ТЯ(0 тЗНртЯВЛЕНИИ р ."Об 1 (:т%тОС ТИ ОР От, ОКЯЛЬНО НОЛЯРИ Отр В 11 г 1;, - ,;.(,"-,(0, бв(Лтт( рВВНцру 1, Т, Е, Нтотто(тЬ 1 т 11.ЕН.(Е ДОГ 1 ГОВОЕИЕННОЙ СтабИЛЬ В г. т-;, В тт.з Л тт;,т-л Т Н Чя С т 0 Ты тв, т: ва (тот, ГЛ, Собв догТИГя -,. )1тГ УГт (т :т, -1;" НВЯЗ НОС НЬПт СИГ Н Я.1; ОС т(0 ЛЬ 1("ч 3 ТОТ СИГНЯЛ ОГтр ЕДЕЛЯ,- ТВ гтт 11 тот 00(тгтт" тЦтртттдрт ("ОЩНОСТЕЙ (тОД .(ри Налог(ЕНИН ртЯГНИ 71 тово НОЛЯ р ВО т -гт:т- ВГВ,"УНЕСр(И ГтгтЛКтт(Р; ОТСУТСТВИ тт, В 0 аот .:.З ттуо;:,тт. Ентн (тт ОТОНрв.;.:,;.; Яг Ла,т:;(,;:ГНО ОтфнльтрОСЕ(,ВР(тр Р;,тт.;,; г ф 1 тЛИГЕГтЕРРб-т - .(тентя :,-"-т(р;:.;т(Г Гт,(ГНВа ТО рЕЗт(СЕ"И-(0;. тт,.(р,г (ттдгтг 1 тт С тябИЛЬщ - , - :;: 4.- С т -. т. Я Ст 0 Гцтт ., - лНВ 1(ЗОВЯННЬ 1 1 ОЙ рзкгрт 1 Эс ЗДЕ твттИГтт 1 иот ЛтР 11,:.,Ой 3, НОСТУЛаЕь;, 0 Т(; П Р Н;."Р(11 И 1(;.т Р Н .;, Й:тЗ.т 1 тт(1(ЯППИ Е0 (И. В 1 тнтв"ГЯЗСЬ тттРттт ИЗ ДРУГЯг,",т.-.Р: - :.:1 ЕНтОе 1 тЯГН 1(ТНОЕ НОЛЕ р фОРМЯ 0.-0 РОГО СООТВЕ СТВттвт СИГНЯЛУ 14 р3144 мсл излучения 15, фаза которого зависит от знака разности мощностей мол излучения (Р - Р ). Этот сигнал усикливается селективным усилителем и после синхронного детектирования в детекторе 3 поступает через усилитель мощности 9 па нагревательный элемент 2, меняя температуру газораэрядной трубки 1, подстраивая тем самым ее оптическую длину и частоту излучения в направлении равенства мощностей мод излучения,Выделение раэностного сигнала 15 возможно и при использовании поляризационной призмы 3. Хотя при этом не колько снижается отношение сигнал/шум, но упрощается конструкция прибора,Показанный на эпюре сигнал 14 может иметь и синусоидальную форму,что проще осуществить на практикепо форме н виде знакопеременных импульсов со скнажностью, равной двум.Это улучшает отношение сигнал/шум иделает устройство более экономичным.Поэтому использование такой формысигнала 14 является более приемлемым.Накладываемое магнитное поле может быть как продольным, так и попе"речным. С продольным полем приборыполучаются более компактные, и егоиспользование предпочтительнее,Наложение магнитного поля с частотой, в дна раза меньшей частотыопорного сигнала, исключает влияниекоэФФициентов пропускания оптическихэлементов для различных мод на сдвиги частоты благодаря тому, что поледейстнует одновременно на обе иодыи полезный сигнал появляется лишьтогда, когда интенсивности мод не равны между собой. В этом случае изменение коэфФициентов пропускания оптических элементов и изменение интенсивности сигналов на фотоприемниках не приводит к сдвигам частоты, поскольку система воспринимает переменный сигнал на опорной частоте, зависящий лишь от соотношения интенсивностей мод.Предложенным способом проводилась стабилизация частоты лазера на основе гаэораэрядно, трубки с внутренними зеркалами прибора ЛГНА. Эта газоразрядная трубка работала н режиме двух ортоганально поляризованных мод с частотным разносом около 640 ИГц. Подстройка оптической час 54 п 4 510 Формула изобретения лучения днухмодового лазера, включающий модуляцию излучения, выделение раэностного сигнала мощностей мод из.луьсния, сравнение его с опорным сиг. налом и управление результирующим сигналом оптической длиной резонатора, о т л и ч а ю щ и й с я тем,55 15 20 25 30 35 40 45 т о т ы О с у щ г о т и.ч л а с и с и о и о 1 ы ь ю н а г р е - ватеьногс элемента в виде ленты с сопрот 1 влением . Ом. Газоразрадная трубка помещаласе н Однослопныи со леноид, состоящий нз 200 витков про.- вода ПЭВдиметром 0,6 мм, Ток в импульсе составлял около 1 А, При этом напряженность поля составляла оксло 1000 А/м, частота поля составляла 1 10 Гц, частота опорного сигнала - 220 Гц.Такое поле не вызывало зеемановского расщепления выходного излучения иэ-за малой величины. но достаточно эффективно модулировало мощность излучения ортогонально поля . ризованных мод. При расстройке мод порядка 100 МГц величина модуляции составила около 57. от максимальной мощности, что обеспечило отношение сигнал/шум порядка 100 при полосе пропускания селектинного усилителя около 60 Гц, Это позволило получить долговременную относительную неста 1 б бильность частоты порядка 1 10 эа 8 ч работы, относительную погрешность воспроизведения частоты на уровне 5 1 О ст н.:лючения к нключе - 9нию при разбросе начальных температур на " 5 С,Предложенный способ может быть применен при создании частотно-стабилизированных лазеров с внутренними эеркалгмн. Параметры долговременной стабильности и воспроизводимости частоты излучения таких лазеров приближаются по своим значениям к лазера:. стабилизированным по внутренним нелинейно поглощающим ячейкам, налол 27ненным 3, но по конструкции лазеры, стабилизированные данным способом, намного проще, дешевле и надежнее. Такие лазеры могут быть использованы н качестве образцовых средств измерений длины волны излучения, а также и н качестве рабочих средств в измерительных комплексах, используемых н машиностроении. Способ стабилизации частоты из; 44) 414 М;г" Д- Ж; 3 2 СЗИЗМа кяп и оса авит.ехред К Фельдиан Заказ 3475 Поппи сР Тираж Государственного комитета С делан изобретений и открытий Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 роиэводственно-полиграфическое предприятие г. Ужгород, ул, Проектная,что, с целью повьдденпя долговременнойстабильности и Воспроизводимостичастоты излучения, модуляцию излучений осуществляют путеи наложения на,71Ц ВНИИТИ0 активную среду лазера переменногомагнитного поля, частота которого вдала раза меньше частоты опорного сигЕф. г, -ь И,Денщика ;о;а пня