Способ стабилизации частоты излучения лазера

,ЯО 1452421 А 1 01 8 3/1 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИПРИ ГННТ СССР ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН 3 носится к областиикн и может быть зработке частотно Изобретение относится к области Устройство для реализации способа квантовой электроники и может быть стабилизации частоты излучения лазе- использовано при разработке частотно" ра содержйт активный элемент 1 с фазо. стабилизированных лазеров, аяизотропным резонатором, помещенныйЦелью изобретения является ловы-, в магнит 2, создающий поперечное магшение стабильности частоты излучения .- нитное поле, и электромагнит 3, созлаэера. дающий переменное магнитное поле.С акНа фиг.1 показана схема устройст тивньм элементом оптически связан фова для стабилиэации частоты излучения топриемиик 4. фотоприемник соединен1лазера по предлагаемому способу; на с частотным. детектором 5, содержащим фиг.2 - график изменения напряженное- .фазовый детектор 6, фильтр низкой чати магнитного поля, накладываемого . стоты 7 я генератоР 8, управляемый на активную среду лазера в зависимос- током. Частотный детектор 5 соединен ти от времени; на фиг.3 - график за с синхронным детектором 9, коррективисимости разностной частоты от рас- рувщим,звеном 10 н усялителем мощстройки резонатора для трех значений ности 1 1 Устройство предварительной магнитного поля. установка 2 предназяачено.для уств(46) 30,08,92, Бюл. Р 32(54) СПОСОБ СТАБИЛИЗАЦИИ ЧАСТОТЫ ИПУЧЕНИЯ ЛАЗЕРА(57) Изобретение отквантовой электрониспользовано при ра стабилизированных лазеров. Цель изобретения - повышение стабильности частоты излучения лазера. Сигнал разностной частоты модулируют наложением на активную среду поперечного переменного магнитного поля или пропусканием пульсирующего разрядного тока. Полученный частотно-модулировав"ный сигнал рассогласования используют для подстройки длины резонатора,Подстройка длины резонатора осуществляется по минимуму девиации сигналаразностной частоты, соответствующемуцентру контура усиления, который определяется свойствами активной средын не зависит от частоты опорного генератора Это повышает стабильностьчастоты, излучения лазера. 3 ил.40 ноткн:ачалього значения длины резонатора. Генератор низкой частоты 13 соединен с электромагнитом 3 (для создания переменного магнитного поля)5 и с опорньм входом синхронного детектора,Способ стабилизации частоты заключается в следующем.На активную среду, помещенную в О фазоанизотропный резонатор, накладывают поперечное магнитное поле, создаваемое магнитом 2, величина которого равна или более Н, - минимальной напряженности магнитного поля, обес печивающей днухчастотный режим с ор" тогональными поляризациями лазерного излучения,Кроме того, электромагнитом 3 создается переменное магнитное поле, 20 амплитуда которого Н - Н, - Н (см. фиг.2).Зависимость разностной частоты от расстройки резонатора, снятая экспе" риментально, показана на фиг.3 при азличньх магнитных полях (Н) или различньх токах (1). При возрастании Магнитного поля или разрядного тока Изменяется разностная частота. Если разностиая частота Е больше цент ральной раэностной частоты Х т.е.Гто в области 14 по мере удаления От точки Г р 1 рсоответ ствующей нулевой расстройке увеличивается значение разностной частоты. также в области 15 по мере удаления От точки, соответствующей нулевой всстройке резонатора и разностной встоте, равной Х, значение раэостной частоты уменьшается (см. Фиг.З). Так происходит девиация частоты, которая в центре контура имеет минимум. С выхода активного элемента с фазовнизотропиьм резонатором лазерное излучение, содержащее раэностную. 45 частоту Г , модулированную по часто" те с помощью низкочастотного генера" тора 13, подключенного к электромагниту 3, создающим пульсирующее поперечное магнитное поле, направля- Ьо ется иа фотоприеиник 4, где преобразуется в электрический сигнал. Усиленный в усилителе сигнал ивправлается в частотный детектор 5, ныП 1 элиеииый в виде когерентного детек тора с фазоной автоподстройкой частотн (ФАПЧ). После захвата разиостной частоты 8 частотиом детекторе генератор, управляемый током 8 частатного детектора 5, устанавливается на частоте Гя а на выходе фильтра низкой частоты 7 ныделяется модулирующий раэностную частоту переменный низкочастотный сигнал, амплитуда и фаза которого зависят от положения установленной предварительно длины резонатора относительно нулевой расстройки резонатора. Далее этот низкочастотный сгнал гоступает на синхроньй детектор 9, к другому входу которого подключен генератор низкой частоты 3, одновременчо модулирующий поперечное магнитное поле.На выходе синхронного детектора после корректирующего звена 10 выделяется сигнал рассогласования, пропорциональный расстройке резонатора, полярность которого соответствует положению расстройки. После усиления н усилите. е мощности 11 этот сигнал рассогласования поступает на управляющий длиной резонатора элемент 1 ч. Управляющий элемент подключен так, что увеличение амплитуды сигнала рассогласования ньзывает увеличение или уменьшение длины резонатора при соответственно положительной или отрица" тельной полярности сигнала рассоглв" сования.Таким образом, благодаря получению частотномодулиронанного сигнала раэностной частоты и подстройке длины резонатора к минимуму девиации разностной частоты, соответствующему центру контура усиления, повышается стабильность частоты лазерного излученияСпособ независим от стабильностиопорного генератора, сигнал с которого изменяется во времени. Получить высокую стабильность частоты опорного генератора достаточно сложно, тогда как контур линии усиления является естественным репером и не зависит от внешних воздействий.П р и м е р, Проводят стабилизацию частоты излучения лазера длиной 23,5 см с фазоаниэотропным резонатором по сигналу разностной частоты, иодулируемому наложением переменного магнитного поля напряженностью 300 Э постоянного и 60 Э переменного. Система автоподстройки частоты (АЛЧ) содержит фотоприемник ФД, частотный и синхронный детекторы, собранные ив микросхемах ф.Харрис, упранляюяй элемент - спираль, намотанную я дивтивный элемент, усилитель мощности с мощным транзистором КТ, Способомоптического гетеродинирования проведены измерения нестабильности оптической частоты, в качестве опорного лазера используют частотно-стабилизированный лазер с нестабильностью-ччастоты 1 10 , Полученная нестабильность частоты 6 1 О10Таким образом, способ позволяет повысить стабильности частоты лазерного излучения не менее чем в 2 разаКроме того, способ позволяет ус" танавливать длину волны лазерного иэ" пучения и даст возможность сконструировать АПЧ в виде монолитной интегральной микросхемы, 20 Формула изобретенияСпособ стабилизации частоты излучения лазера с Фазоанизотропным резо" натором, заключающийся в наложении ня активную среду лазера гоперечного магнитного поля, выделении сигнала раэностной частоты между ортогональными поляризованными волнами с после дующей подстройкой оптической длины резонатора, о т л н ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повьппения стабильности частоты излучения лазера, сигнал раэностной Частоты модулируют на. ложенйем на активную среду лазера поперечного переменного магнитного поля или пропусканием через активную среду пульсирукщего разрядного тока, а подстройку длины резонатора осуществляют до достижения минимума девиации сигнала разностной частоты.Тнрш . Подписноерственного комитета по изобретениям и открытия 113035, Иосква, Ж, Раушская наб д. 4/ адактор О.Юрваказ 341 бЭНЯИПИ Госуд ставитесь В.Денщиковхред И.Ходанич Корректор В.Бутяг прн ГКНТ СССР