Стабилизированный лазер

(5 ГОСУД АРСТВЕННЬ 9ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ ИПРИ ННТ СССР ИТЕТ ОП ЕНИЯ(72) П.С.Крыло Бюл. Р 19 4090942/25 В.Е,Привалов088.8)В, Газораэрядныеизмерительных костроение, 1977,и В.Л.Федорин (53) 621.375.8 (56) Привалов лазеры в судов лексах, - Л.: С м и др. Гелий-неонов зированные по погл Обзоры по электр серия 11, Р 5, с, още нно рылов П.С. ры, стабил в йодеике, 1985,ланию ИЗИРОВАНН 1 1 Й тение относи нике и может(54 (57 вой ван ЗЕ АБИП нтоользолучеся к к быть и с тоты Изобрэлектр абилизации ч Целью изоб для слазерося повильног етен сти, а такж ыстродейсты удержания ый лазер, с но ппение нати частотрования я и б лос анн ввя регчастоть и илиэиро Ста Изобрете электронике при стабилисостои 2, нахованномна пьеземникас предуусилитесинхронрого св10, а в лазеров с поЦелью иэо шение надежи тоты, а такж вия регулиро частоты. фиг акты выплазера,САНИЕ ИЗОБРСКОМУ СВИДБТЕЛЬСТ ие относится к квантовойи может быть использованоации частоты излученияглощающими ячейками.бретения является повыости и стабильности часе повьппение быстродействания полосы удержания и 2 представлены вариния стабилизированного 801487770 А 1 держащий оптически связанные активный элемент, поглощающую ячейку, зеркала, размещенные на пьеэоэлемептах,фотоприемник, предуснлитель и избирательный усили ель с синхронным детектором, опорный генератор, фильтр,усилитель постоянного тока (УПТ),переключатель, генератор пилообразного напряжения и термодатчик с термабатареей, связанные со стабилизатором температуры, снабжен последова"тельно подключенным к выходу Фильтра компаратором-распределителем, инвертором, интегратором, выключателеми сумматором, При этом компараторраспределитель, инвертор, интегратор,выключатель и сумматоры образуютустройство для расширения пМосы удер.жания частоты, Последнее может такжесостоять из распределителя, устройст" Ъюесва выборки и хранения, сумматора,выктпчателя и концевого сумматора.2 э.п. ф-лы, 2 ил.ааиА илизированный лазер (фиг,1) щР иэ оптически связанных активемента 1, поглощающей ячейки дящихся в резонаторе, образо- зеркалами 3 и 4, размещенными оэлементах 5 и 5, и фотопри, электрически связанногосилителем 8, избирательного ля 9, опорного генератора 10, ного детектора 11, вход котояэан с опорным генераторомыход - с фильтром 12, подклю"1487770 50 ченным к усилителю постоянного тока (УПТ) 1 Э. Выход УПТ 13 электрически связан с пьезоэлементом 6.Лазер содержит также генератор пилообразного напряжения (ГПИ) 14, переключатель 15. Фильтр 12 черезпоследовательно соединенные компаратор-распределитель 16, инвертор 17,интегратор 18, выключатель 19 соеди Онен с о дним из входов сумматора 20,другой вход которого соединен сГПН 14, а выход - с переклвчателем5, ГПН 14 также соединен с одним извходов компаратора-распределителя 1516. Отросток поглощающей ячейки 2плотно прилегает к блоку 21 (термо"датчик с термобатареей), связанномусо стабилизатором 22 температуры.Компаратор-распределитель, инвертор, интегратор, выключатель и сумматор образуют устройство для расширения полосы удержания частоты,Стабилизированный лазер работаетследующим образом.25Излучение в резонаторе, обеспечиваемое активным элементом 1, насыщает поглощение в ячейке 2 с йодам.В результате на контуре мощностиобразуются пики, которые являются 30реперами для системы автоматическойподстройки частоты (АПЧ). Излучениечерез зеркала Э и 4, закрепленные напьезоэлементах 5 и 6, поступает яавыход и на фотоприемяик 7, усиливается предусидителем 8.и избирательным усилителем 9, С опорного гене"ратора 10 сигнал подается яа пьезоэлемент 5, обеспечивающий девиациючастоты лазера, и на синхронный детектор 11, яа второй вход которогоподается сигнал с усилителя 9. С вы -хода синхронного детектора 11 сигналпроходит фильтр 12,Стабилизированный лазерможет 45работать в двух режимах, Переключение их осуществляется переключателем15. Кроме того, стабилизированныйлазер работает в режиме стабилизации частоты по группе пиков, Приэтом сигнал с синхронного детектора11 через фильтр 2 не попадает на .УПТ 13 через переключатель 15, таккак последний переключет в правоеположение, Сигнал с синхронного де,. тектара 11 через фильтр 12 поступает на компаратор-распределитель1 б, где сравнивается с сигналамГ 1 Б 14. При этом, компаратор пропускает на свой выход только напряжение полояительной полярности. Часть пиков,соответствующая отрицательной части пилообразного напряжения, распределяется на верхний канал, а часть пиков, соответствующая поло. - жительной части пилообразного напряжения, распределяется на нижний канал, в котором стоит инвертор 17, и сигналы обоих каналов складываются на входе интегратора 18 и после интегрирования через выключатель 19, который выключен в двух других режимах, сумматор 20 и переключатель 15 поступают на УПТ 13 и пьезоэлемент 6.При симметричном положении пиков относительно нуля пилообразного напряжения выхоДное напряжение интегратора 19 равна нулю, что соответствуе г стабилизации частоты по "центру тяжести" группыпиков.При отклонении "центра тяяести"пиков относительно нуля пилообразного напряжения напряжение на выходе интегратора 19 отлично от нуля и управляет длиной пьеэокорректора 6, возвращая частоту лазера к "центру тяжести" группы пиков.1 Стабилизированный лазер (фиг,2)состоит из оптически связанных ак- тивного элемента 23, поглощающей, ячейки 24, находящихся в резонаторе, образованном зеркалами 25 и 26, размещенными на пьезоэлементах 27 и 28 и фотоприемника 29, электрически связанного через предусилитель ЗО и избирательный усилитель 31 с синхронным детектором 32, другой вход которого связан с опорным генератором 33 системы автоматической под" стройки частоты (АПЧ) а выход - с фильтром 34, подключенным к УПТ 35 через переключатель 36. Выход УПТ 35 электрически связан с пьезоэлементом 6. Фильтр 34 через последовательно соединенные формирователь 37, распределитель 38, устройство выборки и хранения (УВХ) 39, сумматор 40, выключатель 41, Отросток поглощающей ячейки 24 плотно прилегает к блоку 42 (термодатч:;к с термобатареей), связанному с стабилизатором температуры 43. С выключателем 41 связан сумматор 44. К другому входу концевого сумматора 44 подключен ГПН 45. Выход концевого сумматора 44 соеди- нен с переключателем Зб. ГПБ 45 соединен также с стробирувщим входомизобретения Формула 1. Стабилизированный лазер, содер" жащий активный элемент, поглощающую ячейку, зеркала, размещенные на пьезоэлементах, фотоприемник, подключенный через последовательно соединенные предусилитель и избирательный усилитель к входу синхрснного детектора, другой вход которого соединен с выходом опорного генератора системы автоматической подстройки частоты, а выход - с входом фильтра, выход которого соединен с входом усилителя постоянного тока через переключатель, а выход усилителя постоянного тока соединен с пьезоэлементам, другой пьезоэлемент соединен с вторым выходом опорного генератора системы, автоматической подстройки частоты, термодатчик с термабатареей, вход и выход которого соединены с выходом и, входом стабилизатора температуры со ответственно, а также генератор пилообразного напряжения, о т л и -5 148777 распределителя 38 и информационным входом УВХ 39.Устройство для расширения полосы удержания частоты состоит иэ форми 5 рователя, распределителя, УВХ, сумматора, выключателя и концевогосумматора.Стабилизированный лазер, выполненный по второму варианту работает 10 аналогичным образом.С выхода синхронного детектора32 сигнал проходит фильтр 34 и в режиме стабилизации поступает на формирователь 37. Напряжение с ГПН 45 в 15этом режиме через концевой сумматор44 подается иа у УПТ 35 и осуществляет периодическую развертку выбранной группы пиков. В момент прохождения частоты лазера через вершину пика 20 напряжение на выходе синхронного детектора 32 обращается в "0" и формирователь 37 вырабатывает короткий импульс положительной полярности. Импульсы положительной полярности с вы хода формирователя 37 поступают на вход распределителя 38, Распределитель 38 направляет импульс от первого пика на управляющий вход УВХ 39 первого канала, от второго пика на 30управляющий вход УВХ 39 второго кана ла и т.д. В момент обратного хода ГПН 45 импульс положительной полярности возвращает распределитель 38 в исходное состояние. 35В момент прихода управляющего импульса положительной полярности с выхода распределителя 38 УВХ 39 осуществляет выборку и запоминание при" сутствующего в этот момент на выхо де ГПН 45 напряжения. Напряжение с выхода всех каналов УВХ 39 суммируются сумматорам 40. Суммарное напряжение с выхода сумматора 40 через выключатель 41 поступает на сумматор 45 44 и после него на УПТ 35, При симметричном расположении группы пиков относительно "0" пилообразного напряжения напряжение на выходе сумматора 40 равно "0", При смещении группы пи 50 ков вправо или влево относительно "0- пилообразного напряжения на выходе сумматора 40 появляется напряжение положительной или отрицательной поляр" ности, Это напряжение, усиленное УПТ 35, прикладывается к пьезоэлементу 28 и корректирует частоту лазера ,таким образом, что группа ликов, по которой производится стабилизация частота лазера, вновь возвращается в симметричное положение относительно "О" пилообразного напряжения. В режи ме сканирования выключатель 41 размы.- кается и на пьезоэлементе 28 присутствует только пилообразное напряжение, осуществляющее развертку частоты лазера. В режиме захвата эа оди ночный пик насыщенного поглощения выключатель 41 разомкнут, а вход УПТ 35 через переключатель 36 под" ключен непосредственно к выходу синхронного детектора 32, В данном лазере увеличивается быстродействие регулирования полосы удержания частоты.Устройство может быть реализовано на основе Не-Яе/1-лазера с длинами волн 0,63, 0,61 мкм и др на основе Аг/1-лазера с длинами волн 0,54 мкм, 0,5017 мкм и др на основе Кг/1-лазера с длинами волн 0,53, 0,52 мкм и др. с другими лазерами, стабилизированными по поглощению в изотопах Йода и дрчгих поглотителях с сверх- тонкой структурой спектра.В данном устройстве осуществляется стабилизация частота лазера не на один пик, а на "центр тяжести" группы пиков, что повышает надежность работы при относительно высокой воспроизводимости частоты.14 о 7770 с выходом усилителя пилообразногонапряжения. иа/ ФСоставнтель А.РаланкинМ.Васильева Техред А.Кравчук, Корректор Н,Король Ред рж З 15 коцитата по Москва, Ж-Э Заказ 250ВНИИПИ Госуда1 Подписноебретениям и открытиям при ГКНТ СССРаушская наб д. 4/5 гвепног. 1130 З 5 оиэводсгиее . из,"гк,й омбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 111 и ч Й ю щ и й с я тем, что, с цел повышейия надежности, он снабжен устройством для расширения полосы удержания частоты вход и выход ко торого соединейы с первым и вторым входами переключателя, а два других входа соединейы с вьйодом генератора пнлообразноГО иайрйжения2. йазер по п.1, О т л и ч а ю. щ и й с я тем, что с целью повышения стабильности частоты, устройство для расширения полосы удержания частоты содержит соединенные последовательно комт 1 аратор-распределитель, ин вертор, интегратор, выключатель и сумматор, первый вход компаратора-. распределителя соединен с фильтром, второй вход - с выходом генератора пилообразного напряжения, второй 20 выход соединен с входом интегратора, 1выход сумматора соединен с входом . переключателя, а его вход соединен 3. Лазер по и.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения быстродействия регулирования полосы удержания частоты, устройство для расширения полосы удержания час-, тоты состоит из соединенных последовательно формирователя, вход которого соединен с выходом фильтра, распределителя, устройства выборки и хранения, сумматора, выключателя и конечного сумматора, второй вход которого соединен с первым выходом генератора пилообразного напряжения и вторым входом устройства выборки и хранения, а выход соединен с вторым входом переключателя, стробирующий выход генератора пилообразного напряжения соединен со стробирующим входом распределителя.