Измеритель степени когерентности излучения лазера

 

Изобретение относится к квантовой физике и квантовой электронике и может быть использовано для измерения и исследования когерентных свойств излучения лазеров излучения на выходе волоконно-оптических систем и в лазер ных гетеродинных системах связи. Цель изобретения состоит в повьшении оперативности за счет прямого измерения степени когерентности кзпуче ннп и увеличении точности. Цель достигается тем, что луч разделяется в пространстве на два, после чего один из них модулируется по интенсивности, затем оба луча - модулированный и немодулированный - совмещаются в прост .ранстве. В Образующейся интерференционной картине в темных полосах (или в светлых) излучение содержит составляющую , интенсивность которой изменяется с удвоенной частотой модуля-, ции. Уровень составляющей пропорционален степени когерентности Цпя измерения мощности составляющей излучение темной полосы (кольца пропуска ется через диафрагму с щелью, ширина которой не превышает щирииу интерференционного кольца. Диафрагма расположена перед фотодетектором. Электрической сигнал, выделяемый в его на .грузке, усиливается узкогтолосным усилителем , настроенны на удвоенную . частоту модуляции. 1 тш. с е

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

А1

„.SU, 1427971 (51) 5 G 01 Т 9/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ 24-91

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (46) 30. 06. 91. Вюл. Н- 24 (21) 4112675/25 (22) 24,06.86 (72) О.К. Скляров (53) 535.8(088.8) (56) Равлин Л;А., Семенов А.T. и Якубович С.Д. Динамика и спектры излучения полупроводниковых лазеров, 1984, с. 187, Reynolds G., De Volis 1. Reviev

of optical coherence effects in in strument design. Optical Engineerinö, 1981, v. 20, р. SR/084, (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ СТЕПЕНИ КОГЕРЕНТНОСТИ ИЗЛУЧЕНИЯ ЛАЗЕРА (57) Изобретение относится к квантовой физике и квантовой электронике и может быть использовано для измерения и исследования когерентных свойств излучения лазеров излучения на выходе волоконно-оптических систем и в лазерных гетеродинных системах связи.

Цель изобретения состоит в повышении оперативности за счет прямого иэмерения 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 немодулированный — совмещаются в прост.ранстве. 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- с ется через диафрагму с щелью, ширина которой не превышает ширину интерференционного кольца. Диафрагма расположена перед фотодетек †ор. Электрической сигнал, выделяемый B его на.грузке, усиливается узкополосным усилителем, настроенным на удвоенную частоту модуляции. 1 ил.

Изобретение относится к кванта" вой физике и квантовой электронике, а также волоконной оптике и может быть использовано для измерения и ис следования когерентных свойств излучения лазеров, излучения на выходе волоконно-оптических систем и в лазерных гетеродинных системах связи.

Целью изобретения является повыше« 10 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- 20 тель 4 светового потока, устройства 5, 6 ввода, устройство 7 . пространственного 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 потока с интенсивностями Х, u I причем

I =I,"-Х =2Х . Поток Х подается на модулятор 3 интенсивности, на выходе которого интенсивность потока .изменяется в соответствии с выражением Х - ".

-2I (1 mcosQC) где m — коэффициент 4О модуляции; 0 — частота модуляции.

Иодулированный поток поступает на второй делитель 4, на каждом выходе которого интенсивность равна Х =

=I =Х (1+mcosgt) С помощью устройств 5

5 и $ ввода потоки Х1 и Х вводятся соответственно в световодй 15 и 16, выходные потоки которых вводятся в соответствующие входы устройства 7 пространственного совмещения. С выхо- у0 да этого устройства сумма. потоков подается на диафрагму 8, щель которой равна или меньше ширины интерфе/ ренционного кольца или полосы, которые образуются вследствие нтерферен- 55 ции потоков Х, и I Необходимая для интерференции разность оптического хода создается выбором разности длин световодов 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 cseтоводов. 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 2Q,.

Выходное напряжение усилителя 10 выпрямляется выпрямителем ll 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 и и глубиной ш кроме постоянной составляющей,и составляющей, изменяющейся с частотой Q, присутствует также составляющая, которая изменяется с удвоенной частотой 2 й., При увеличении степени когерентности К, т.е, при Х.l, составляющая с частотой 2й растет, а составляющая с частотой Й, падает. При k--1 составляющая с 2 Й достигает максимума, а с я становится равной нулю, 11аксимальная точность измерений достигается при ш=l, например при модуляции интенсивности ме" андром, что наиболее просто осуществляется механическим прерывателем или обтюратором.

Таким образом, сос-,àâëÿþùàÿ сигнала, изменяющаяся с удвоенной частотой 2 Q,и выделяющаяся в виде электрического сигнала в нагрузке первого фотодетектора 9 вместе с остальными составляющими,. усиливается узкополосным усилителем 10, настроенным на частоту 2 и . Выходное напряжение зто-!

1427971

Кш К

ro усилителя пропорционально 8 . — Т .icos-20t,, где К вЂ” коэффициент усиления усилителя. После выпрямлення на входе измерителя отношений напряжений будет напряжение постоянного тока, Km k пропорциональное — — Х . Поступаю8

m 31 на второй фотодетектор 13 оптический поток с интенсивностью Х„=

=Х {1+mcosRt) преобразуется этим фо" тодетектором и разделительным конденсатором в напряжение постоянного тока, пРопоРциональное шип. УчитываЯ 15 с помощью аттенюатора 14 и электрического регулятора усиления в усилителе 10 множители 1/8, и К и принимая

m l, в.измерителе отношений напряжений получаем сигнал, пропорциональный gg

m klan

1 величине =к, который индициm 0 руется 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 усиФ лителя 1О 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 долей секунды 4

Формула изобретения

: Измеритель степени кагерентности излучения лазера, содержащий первый .пространственный делитель светового потока, первый ныхад катарага Оптически последовательно связан с аттенюаторам, первым Объективом ввода, первым светаводам и первым входом у трайства пространственного сонмещения потоков, а второй выход делителя оптически последовательно связан с вторым Объективам ввада, вторым световодам и вторым входом устройства прастранственна1 а совмещения потоков, отличающийся тем, что, с целью павьппения оперативности измерения степени кагерентности эа счет осуществления прямого измерения и повьппения точности, в него введены модулятор интенсивности светового потока, вход которого Оптически связа с вторым выходом первого пространственного делителя, второй пространственный делитель, вход которого опэтически связал с выходом модулятора, первый выход - с вторым Объективам вода, диафрагма с щелью, ширина ко ;торой не превьппает ширины интерферен ционной полосы, оптически связанная с Выходом устройства совмещения потоков, первый фотодетектор, вход которого оптически связан с диафрагмой, уэкопаласньж усилитель, вход которого соединен с выходам первого фатаде;тектора, первый выпрямитель, F.сад катарага соединен с выходом узкополосного усилителя, нэмерител - Отношений,. первый вход катарага са . .динен с вы " ходом перва о выпрямителя второй фотодетектор, вход которого Оптически cBHsQB с вторым выхо TQM втарага пространственногo делителя, а выход

Р подключен через реэделнтельньп1 конденсатор н второй выпрямитель к второму входу измерителя отношений. I 427971

Составитель Л. Архонтов

Редактор.Т. Лошкарева Техред И.Ходанич Корректор В. Бутяга

Тираж 326 Подписное

В11ИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 2572

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул, Проектная, 4