Эталон длины волны излучения лазера

 

Изобрете -1ие отноейтоя к технике оптических измерений и гложет быть испо/ьзовано в устройствах для измерения длийь волны лазерного излучения Цель - повышение точности эталона. Это достигается путем сравнения длины волны лззфа - излучателя 4, составленного зеркалаш 9,10 И активным элементом 8, с длиной волны точно калиброванного опорного лазера 1. Для этого введен промежуточный лазер 3, составленный зеркалами 6 и 7 и активным элементом 5, .длина волны которого переменна и близка к длине волны опорного лазера, так что ока может быть точно измерена радиотехнжескими средствами в блоке 2 регистрации излучения Зеркала 7 и 9 образуют интерферометр Фабри-Перо, являюаи йся внутрирезонаторным для лазеров 3 и 4. Одновременный максимум их генера|ии соответствует успош-110, что расстояние между зеркалами 7м 9 есть цепое фатное полудлин волн обоих лазеров. Независимость работы 3 и 4 осущесттяется поляризацией их излучения и взаимным разворотом на 90 активных элементов 5 и 8 относительно обш,ей оси. 1 ил.

(u) SU (и) 1441830 Al (53) 5 G 6133 2,6

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СоцттАЛИСТИ11ЕСКт1 Х РЕСПУБЛИК госудАРстветтное плтентиое

Ведомство сссР (Го сттлтент сссР)

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ " ай-,,,! (2i) 4131256/25 (22) 08.10.8б (46) 15.30.93 Бюл. ¹.37-38 (72) Голиков АП.; Григорьев.И.Ф„Гурари МЛ. (54) ЭТАЛОН ДЛИНЫ. INtHbl ИЗЛУЧЕНИЯ

ЛАЗЕРА (57) Изобретение относится к технике оптических . измерений и может быть использовано в устройствах дпя измерения длищьт волны лазерного излучения. Цель — повышение точности эталона. Это достигается путем сравнения длины волны лазера— излучателя 4, составленного зеркалами 9, 10 и активным элементом 8, с длиной волны точно калиброванного опорного лазера 1. Для этого введен промежуточный лазер 3, составленный зеркалами 6 и 7 и активным элементом 5, длина волны которого переменна и близка к длине волны опорного лазера, так что оиа может быть точно измерена радиотехническими средствами в блоке 2 регистрации излучения. Зеркала 7 и 9 образуют интерферометр

Фабри-Перо, являющийся внутрирезонаторным дпя лазеров 3 и 4. Одновременный максимум их генерации соответствует успови о, что расстояние между зеркалами 7 и 8 есть целое кратное попудлин волн обоих лазеров. Независимость работы 3 и 4 осуществляется поляризацией их излучения и взаимным разворотам на 90 активных элементов 5 и

8 относительно общей оси. 1 ил.

Изобретение относится к технике оптических измерений и мажет быть использоваНО в устройствах для измерения длины волны лазерного излучения, Цель изобретения — повышение точности измерений, Схема эталона длины волны лазера при" ведена на черте>ке.

Эталон состоит из опорного лазера 1, оптически свяэаннОГО с первым входам блока 2 регистрации излучения, и располо>кенных на Одной оптической Оси промажу= точного лазера 3 и лазера-излучателя 4, Промежуточный лазер 3 состоит из активнога элемента 5 и резонатора, образованного зеркалами 6 и 7. Лазер-излучатель 4 состоит из активнаГО элемента 8 и резонатора, аб" разаванного зеркалами 9 и 10. Длина 20 волны промежуточного лазера 3 выбрана . близкой к длине волны опорнога лазера 1 настолько, что разность их частот лежит в радиадиапазане, Выходное зеркало 7 лазера 3 через торец активного элемента 8 лазера 4 оптически связано с вторым входам блока 2 регистрации излучения, который является радиотехническим устройством, обеспечивающим высокочастотна8 измерение разности частот излучений, подаваемых на ега входы. Излучение лазера-излучателя

4 выводится через торец активного элемента 5 промежуточного л ера 3, Зеркала 6 и

i0, име{ащие коэффициент отражения

100 {„выполнены с возможностью поступательного перемещения вдоль аси устройства, Зеркала 7 и О, имеющие коэффициент .Отрах<ения, меньший 100%, образуют интерфераметр Фабри-Перо (ИФП), flвляющийся Внутрирезанатарным KBY для промежутачнаГО лазера 3, так и длЯ лазеpB излучателя 4. Активные элементы 5 и 8 имеют тарць{, выполненные пад уГлам

Брюстера к оптической аси, и взаимно развер, {yYé f{olpyr этой аси на угол 90

Эталон работает следующим образом.

ПреДварительно нахаДЯт прибли>{;енно"F значе{ ие {. длины волны лазера--излучателя путем измерения известными устрОйствами, например спектрометрам, с Относител ьчай погрешностью порядка 10, Измеря{от

-б любым известным способом (например, интерфераметрическим) расстояние между зеркалаNII 7 и 9 с абсал{отной пагрешнаcTbfo порядка А /10, Затем, перемещая Во ступательно Вдаль оптической аси ,аезанатарные зеркала 6 и 10, добиваются

>дновременнай генерации с максимальной интенсивностью лазеров 4 и 3. ГенерациЯ излу ения в активных элементах 5 и 8 происходит в чаи{MHQ""независима так как и лу"

20 е

55 чение каждоГО l13 них поляризована и полностью отражается от торца другого в силу их выполнения и ориентации, После этого в блок 2 регистрации излучения однавременНо пода{от излучение опорного лазера 1 и промежуточного лазера 3, В блоке 2 регистрации излучения радиотехническими средствами измеряют разность ЬА = л — 4, где

А1 и 4 — длины волн лазеров 1 и 3 соответственно, и таким образом точно измеряют длину волны Лз = 4+ М промежуточного лазера 3 с относительной погрешностью порядка 10 "". По известным k>, ЛА, Х рассчитывают значение it длины волны лазераизлучателя, пользуясь соотношением: (21ЛЗ ) (21/А ) (21Я1 (21 Я) где знак (1азначает целую часть числа.

Генерация промежуточного лазера и лазера-излучателя достигает одновременного максимума лишь при точном выполнении условия; расстояние l между зеркалами 7 и

8 является, как и в прототипе, целым, кратным величинам il, /2 и 2з /3 одновременна.

Эта позволяет получить уточненное значениеА длины волны лазера-излучателя из его приближенного значения Х пользуясь теми же алгоритмами, чта и в прототипе. Однако погрешность в данном случае определяется шириной пика зависимости мощности генерации от длины волны, Существенным преимуществам предложенного эталона является большая точность определения длины волны лазера.

Увеличение точности есть следс вие — îãî факта, чта упомянутая спектральная ширина пика генерации есть величина, значительно меньшая, чем ширина пика аппаратной функции интерфераметра Фабри-Перо, Поэтому центр пика определяется в предложен{{ам эталоне гораздо точнее, чем в прототипе, и расстояние является целым кратным полудлинам волн),!2 и,"{з /2 с погрешностью, на 2 — 3 порядка меньшвй, чем в известном устройстве, Так как погрешность{{,{, как следует из приведенной формулы, определяется погрешностью, возникающей при Отклонении дробей 2!/ 5 и 2I/k от целых чисел, та из сказанного следует, что в заявляемом техническом решении достигается существенное повышение точности измерения длины волны лазера.

Точность измерений в заявляемом техническом решении повышена также за счет .увеличения жесткости конструкции интерферамoòðà Рабри-Пера, так как расстояние между 8fo зеркалами B процессе измерений не изменяется: ИФП можно выполнить в виде моноблока, и таким образом сущестСоставитель В.Рандашкин

Техред M.Mîðãåíòàë Корректор A,Êîçoðèý

Редактор Т.Орловская

Заказ 3185

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 венно снизить его механическую нестабильность, влияющую на точность измерений.

При лабораторной проверке эталона были использованы два лазера с одинаковыми разрядными трубками, наполненными гелий-неоновой смесью, Резонатарная система соСтояла из четырех зеркал на ситаллавам каркасе. Перемещаемые зеркала

6 и 10 были интерференционными сферическими с радиусами кривизны 300 мм; причем rîçôôèöèåíòû отражения равнялись

1007", для зеркала 6 — на длине волны 0,63 мкм, а для зеркала 10 на 1,15 мкм, Внутрирезонатарные зеркала 7 и 0 были плоскими, напыленными серебром с коэффициентом отражения 97 g,. В ходе эксперимента была получена одновременная генерация обоих лазеров на различныхдлинах волн(0,63 мкм и 1,15 мкм). При введении непрозрачного

Формула изобретения

Эталон длины волны излучения лазера, содержащий лазер-излучатель, оптически связанный с интерфераметром Фабри-Пера, и опорный лазер, оптически связанный с блоком регистрации, причем торцы активного элемента лазера-излучателя выполнены пад углам Брюстера к его оптической оси, отличающийся тем, что, с целью повышения точности эталона, он дополнительно содержит промежуточный лазер, оптически связанный с блокам регистрации излучения, причем торцы активного элемента промежуточного лазера выполнены под углом Брюстера к его оптической аси, совпадающей с апти ческай осью активного элеэкрана между зеркалами генерация прерывалась, Таким образом, экспериментально доказана работоспособность заявленного устройства.

5 Предложенное устройство может найти широкое применение в метрологии при разработке образцовых мер высшей точности и эталонов на длины волн, отличающиеся от длины волны Гасударственного первичного

10 эталона. (56) Измерение спектрально-частотных и корреляционных параметров и характеристик лазерного измерения. M,: Радио и

15 связь, 1982, с.179 — 180.

Захаренко Я,Г. и др. Образцовая установка для воспроизведения частоты и аттестация лазеров на длине волны 0,633 мкм.—

Измерительная техника, 1982, N 3, с.35.

20 ( мента лазера-излучателя, активный элемент

-промежуточного лазера установлен таким образам, что нормали к его торцам лежат в плоскости, перпендикулярной плоскости, в которой лежат нормали к торцам активного элемента лазера-излучателя, при этом наиболее удаленные друг от друга зеркала резонаторов лазера-излучателя и промежуточного лазера установлены с возможностыа перемещения вдоль оптической аси, а интерфераметр Фабри-Перо образован ближайшими зеркалами этих лазеров таким образам, что а!» является внутрирезанаторным как для лазера-излучателя, так и для прамежутачнага лазера,