Способ стабилизации мощности излучения газового лазера

 

1. СПОСОБ СТАБИЛИЗАЦИИ МОЩНОСТИ ИЗЛУЧЕНИЯ ГАЗОВОГО ЛАЗЕРА, за счет модуляции тока разряда активного элемента на частотах колебаний плазмы, отличающийся тем, что, с целью повьшения стабильности мощности выходного излучения, выделяют сигнал колебаний плазмы, усиливают его и модулируют им разряд ньй ток. 2.Способ по п. 1, отличающий с я тем, что сигнал колебаний плазмы усиливают в полосе частот от 100 до 500 кГц. 3.Способ по п. 1, отличающий с я тем, что сигнал колебаний плазмы выделяют из спонтанного излучения с участка активного элемента длиной 0,2-2 мм.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ.

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

09) (11) (51) 4 Н 01 $3/134 1 )" "1И ) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ASTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ среды.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

1)РИ ГКНТ СССР (21) 3377841/18-25 (22) 16.12.81 (46) 15.05.89. Бюл. 11 18 (71) Московский ордена Трудового

Красного Знамени инженерно-физический институт (72) В.А.Васьков, С.А.Гончуков, В.Е.Иосифов и Е.Д.Проценко (53) 621.375.8(088.8) (56) Патент США В 3798486, кл. 331-94,5, опублик. 1973.

Патент США В 3846716, кл. 331-94,5, опублик. 1975. (54) (57) 1. СПОСОБ СТАБИЛИЗАЦИИ МОЩНОСТИ ИЗЛУЧЕНИЯ ГАЗОВОГО ЛАЗЕРА, за счет модуляции тока разряда активноИзобретение относится к квантовой электронике, в частности к газовым лазерам, и может быть использовано в приборостроении, геодезии,,связи и медицине.

Известны, способы уменьшения нестабильности мощности излучения газовых лазеров, заключающиеся в выравнивании давления рабочих газов вдоль разрядного участка, что приводит к подавлению колебаний плазмы активного элемента, являющихся основной причиной нестабильности выходного излучения.

Однако уменьшение нестабильности излучения обеспечивается только в ограниченном диапазоне изменения параметров лазера и окружающей среды, а реализующие эти способы конструкции активных элементов технологичес2

ro элемента на частотах колебаний плазмы, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности мощности выходного излучения, выделяют сигнал колебаний плазмы, усиливают его и модулируют им разрядный ",îê.

2. Способ по.п. 1, о т л и ч а— ю шийся тем, что сигнал колебаний плазмы усиливают в полосе частот от 100 до 500 кГц.

3. Способ пои. 1, о тлича— ю шийся тем, что сигнал колебаний плазмы выделяют из спонтанного излучения с участка активного элемента длиной О, 2-2 мм, ки сложны в изготовлении и имеют вы" сокую стоимость.

Известен способ стабилизациц мощности газового лазера, заключающийся в модуляции разрядного тока на частотах колебаний плазмы активной

Однако указанный способ обеспечивает уменьшение нестабильности только в органиченном диапазоне изменения параметров лазера и окружающей среды. Это "связано с отстройкой частот колебаний плазмы относительно частоты внешнего радиогенератора при изменении параметров. Такая оч стройка частот приводит к срыву режима

1 синхронизации страт, что вызывает увеличение, нестабильности и снижение мощности выходного излучения.

1070637

Цель изобретения — повышение стабильности мощности выходного излучения газового лазера.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу стабилизации мощности излучения газового лазера за счет модуляции тока разряда ак— тивного элемента на частотах колебаний плазмы, выделяют сигнал колебаний плазмы, усиливают его и модулируют им разрядный ток.

При этом сигнал колебаний плазмы усиливают в полосе частот от 100 до 500 кГц.

Кроме того сигнал колебаний плазмы выделяют из спонтанного излучения активного элемента с участка длиной

0,2-2 мм.

Использование для модуляции разрядного тока усиленного сигнала, связанного с колебаниями плазмы, приводит за счет положительной обратной связи к сужению спектра укаг занных колебаний и автосинхронизации страт ° Частота и уровень модуляции разрядного тока устанавливаются и поддерживаются автоматически опти мальными для получения максимальной стабильности выходного излучения ла— зера. Изменения параметров лазера и окружающей среды не сказываются на стабильность излучения, так как ав— томатически учитываются вследствие коррекции, частоты и уровня модуляции разрядного тока. !

Поскольку стратовые колебания имеют частоты; лежащие в диапазоне от 100 до 500 кГц, а модуляция разрядного тока на других частотах приводит лишь к ухудшению стабильности выходного излучения, то сигнал колебаний плазмы следует усиливать толь-. ко в диапазоне частот 100-500 кГц.

Сигнал колебаний плазмы из спинтан— ного излучения следует выделять с участка активного элемента длиной

0,2-2 мм, что позволяет устранить влияние пространственного усреднения страт на величину выделяемого сигнала и повысить вследствие этого стабильность выходного излучения.

На фиг. 1 представлена схема устройства для осуществления способа; на фиг. 2 — зависимость частоты автосинхронизации Не-Zn лазера от давления гелия в активном элементе; на фиг. 3 — зависимость частоты автосинхронизации Не-Zn лазера от давления паров цинка в активном элементе.

Предлагаемое устройство содержит активный элемент 1-, оптический резонатор, образованный зеркалами 2, источник 3 постоянного тока, модулятор 4 разрядного тока, а также фотоприемник 5 спонтанного иэлуче— ния, диафрагму 6, выделяющую участок активного элемента длиной 0,2-2 мм, и усилитель 7 с полосой, лежащей в диапазоне 100-500 кГц.

Устройство работает следующим образом, К активному элементу 1, расположенному между зеркалами 2, подсоединяют источник 3 постоянного тока и модулятор 4 тока. Затем фотоприемником 5 выделяют из спонтанного излучения активного элемента с участка длиной 0,2-2 мм, ограниченного диафрагмой 6, сигнал, связанный, с колебаниями плазмы, усиливают этот сигнал в полосе частот усилителя 7, лежащих в диапазоне 100-500 кГц, и подают на модулятор 4 тока. Модуляция разрядного тока усиленными колебаниями плазмы приводит за счет поло— жительной обратной связи к сужению спектра колебаний и установлению режима автосинхронизации., Использование предлагаемого способа позволяет обеспечить максимальную стабильность выходного излучения в широком диапазоне изменения параметров активного элемента и окружающей среды. Приведенные на фиг. 2 и 3 зависимости частоты fd автосинхронизации Не-Zn лазера от наиболее сильно влияющих параметров, т.е. давления Рц гелия и Р паров цинка, показывают, что режим синхронизации стратовых колебаний реализуется во всем диапазоне изменения указанных параметров лазера.

Предлагаемый способ стабилизации мощности выходного излучения газового лазера позволяет существенно повысить стабильность излучения различных лазеров, например, гелий-неонового, гелий-цинкового, гелий-селенового, гелий-ксенонового. Наиболее известный из этих лазеров гелий-кадмиевый лазер типа ЛГ-63 имеет нестабильность мощности выходного излучения до 207., что в значительной мере ограничивает его применение. Испопьлго

J00

Ряе, 7dpp зование данного способа позволяет уменьшить нестабильность излучения

l070637

6 указанного лазера до 0,3% и расширить область его применения °

1070637

290

Корректор Н. Король

Техред М. Ходанич

Редактор Л.Письман

Заказ 2773

Тираж 615

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101