Стабилизированный лазер

 

Изобретение относится к квантовой электронике и может быть использовано для стабилизации частоты излучения лазеров. Целью изобретения яв- nstfiTCH повышение надежности, а также стабильности частоты и быстродействия регулирования полосы удержания частоты. Стабилизированный лазер, содержардай оптически связанные активный элемент, поглощающую ячейку, зеркала , размещенные на пьезоэлементах, фотоприемник, предуснлитель и избирательный усилиель с синхронным детектором , опорный генератор, фильтр, усилитель постоянного тока (УПТ), переключатель, генератор пилообразного напряжения и термодатчик с термобатареей , связанные со стабилизатором температуры, снабжен последовательно подключенным к выходу фильтра компаратором-распределителем, инвертором , интегратором, пыкл1-1чателем и сумматором. При этом комппраторраспределитель, инвертор, интегратор, вьпслючатель и сумматоры образуют устройство для расширения поЛосы удержания частоты. Последнее может также состоять из распределителя, устройства выборки и хранения, сумматора, вык почателя и концевого сумматора. 2 З.П.. , 2 ил. оА

СООЭ СОВЕТСКИХ.

СОЦИАЛИСТ!ВЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

fl0 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (46) 23.05.91. Бюл. ¹ 19 (21) 4128255/25, 4090942/25 .(22) 09.06,86 (72) П.С.Крылов, В.Е,Привалов и В.Л.Федорин (53) 621.375.8 (088.8) (56) Привалов В.F., Газораэрядные лазеры в судовых измерительных комплексах, — Л.: Судостроение, 1977, с.153.

Крылов П.С. и др. Гелий-неоновые лазеры, стабилизированные по поглощению в йоде-127. Обзоры по электронной технике, 1985, серия 11, № 5, с,44. (54) СТАБИЛИЗИРОВАНН! !Й ЛАЗЕР (57) Изобретение относится к квантовой электронике и может быть использовано для стабилизации частоты излучения лазеров. Целью изобретения является повьппение надежности, а также стабильности частоты и быстродействия регулирования полосы удержания частоты. Стабилизированный лазер, соИзобретение относится к квантовой электронике и может быть использовано при стабилизации частоты излучения лазеров с поглощающими ячейками.

Целью изобретения является повышение надежности и стабильности частоты, а также повьппение быстродействия регулирования полосы удержания частоты.

На фиг.! и 2 представлены вариг акты выполнения стабилизированного ! лазера, „SU» 1487770 А1 (51) 5 Н 01 S 3/139 держащий оптически связанные активный элемент, поглощающую ячейку, зеркала, размещенные на пьезоэлементах, фотоприемник, предусилитель 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 последовательно подключенным к выходу фильтра компаратором-распределителем, инвертором, интегратором, выключателем и сумматором, При этом комля;a горраспределитель, инвертор, интегратор, <выключатель и сумматоры образуют устройство для расширения пМосы удер- М

Ф: жания частоты. Последнее может также состоять из распределителя, устройства выборки и хранения, сумматора, выктпочателя и концевого сумматора.

2 з.H. ф-лы, 2 азий

Стабилизированный лазер (фиг,1) состоит иэ оптически связанных активного элемента 1, поглощающей ячейки

2, йаходящихся в резонаторе, образованном зеркалами 3 и 4, размещенными .) 1п, на пьезоэлементах 5 и 5, и фотоприемника 7, электрически связанного с предусилителем 8, избирательного усилителя 9, опорного генератора 10, синхронного детектора ll, вход которого связан с опорным генератором

10, а выход — с фильтром l2, подклю1487770

50 ченным к усилителю постоянного тока (УПТ) 13. Выход УПТ 13 электрически связан с пьезоэлементом 6.

Лазер содержит также генератор пилообразного напряжения (ГПИ) 14, переключатель 15. Фильтр 12 через последовательно соединенные компаратор-распределитель 16, конвертор 17, интегратор 18, выключатель 19 соеди- 10 нен с о дним из входов сумматора 20, другой вход которого соединен с

ГПН 14, а выход — с переклвчателем

l5, ГПН 14 также соединен с одним из входов компаратора-распределителя 15

16. Отросток поглощающей ячейки 2 плотно прилегает к блоку 21 (термодатчик с термобатареей), связанному со стабилизатором 22 температуры.

1 Компаратор-распределитель, инвер- 20 ,, тор, интегратор, выключатель и сумматор образуют устройство для расширения полосы удержания частоты, Стабилизированный лазер работает

1 следующим образом.

Излучение в резонаторе, обеспечиваемое активным элементом 1, насыщает поглощение в ячейке 2 с йодам.

B .результате на контуре мощности образуются пики, которые являются реперами для системы автоматической подстройки частоты (АПЧ). Излучение через зеркала 3 и 4, закрепленные на пьезоэлементах .5 и 6, поступает .на выход и на фотоприемник 7, усиливается предусидителем 8.и избирательным усилителем 9. С опорного генеpampa 10 сигнал подается на пьезоэлемент 5, обеспечивающий девиацию частоты лазера, и на синхронный де- 40 тектор 11, на второй вход которого подается сигнал с усилителя 9..С вы— хода синхронного детектора 11 сигнал проходит фильтр 12, Стабилизированный лазер может 45 работать в двух режимах. Переключение их осуществляется переключателем

15. Кроме того, стабилизированный . лазер работает в режиме стабилизации частоты по группе пиков, При этом сигнал с синхронного детектора

11 через фильтр 12 не попадает на .

УПТ 13 через переключатель 15, так как последний переключет в правое положение, Сигнал с синхронного де- 55 ,. тектора 11 через фильтр 12 поступает на компаратор-распределитель

16, где сравнивается с сигналом

Г1Б 14. При этом, компаратор пропускает на свой выход только напряжение положительной 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 равно нулю, что соответствуе" стабилизации частоты по "центру тяжести" группыпиков.При отклонении

"центра тяжести" 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.

Стабилизированный лазер (фиг,2) состоит из оптически связанных ак- тивного элемента 23, поглощающей, ячейки 24, находящихся в резонаторе, образованном зеркалами 25 и 26, раз.мещенными на пьезоэлементах 27 и

28 и фотоприемника 29, электрически связанного через предусилитель 30 и избирательный усилитель 31 с синхронным детектором 32, другой вход которого связан с опорным генератором 33 системы автоматической подстройки 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 IIIH 45.

Выход концевого сумматора 44 соеди- нен с переключателем 36. ГПН 45 соединен также с стробирувщим входом частота лазера, .вновь возвращается в симметричное положение относительно

"0" пилообразного напряжения.. В режиме сканирования выключатель 41 размы-кается и на пьезоэлементе 28 присутствует только пилообраэнс1е напряже— ние, 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-Ne/lz-лазера с- длинами волн 0,63, 0,61 мкм и др., на основе

Ar/1 -лазера с длинами волн 0,54 мкм, 0,5017 мкм и др., на основе Kr/1 -лазера с длинами волн 0,53, 0,52 мкм и др. с другими лазерами, стабилизированными по поглощению в изотопах

Йода и ppvrHx поглотителях с сверхтонкой 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. изобретения

Формула

1. Стабилизированный лазер, содержащий активный элемент, поглощающую ячейку, зеркала, размещенные на пьезоэлементах, фотоприемник, подключен» ный через последовательно соединенные предусилитель и избирательный усилитель к входу синхрснного детектора, другой вход ко араго 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 форми1 5 рователя, распределителя, УВХ, сумматора, выключателя и концевого сумматора.

Стабилизированный лазер, выполненный по второму варианту работает 10 аналогичным образом.

С выхода синхронного детектора

32 сигнал проходит фильтр 34 и в режиме стабилизации поступает на формирователь 37. Напряжение с ГПН 45 в 15 этом режиме через концевой сумматор

44 подается на 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- 25 хода формирователя 37 поступают на вход 1аспределителя 38, Распределитель 38 направляет импульс от первого пика на управляющий вход УВХ 39 первого канала, от второго пика на 30 управляющий вход УВХ 39 второго кана» ла и т.д. В момент обратного хода

ГПН 45 импульс положительной полярности возвращает распределитель 38 в исходное состояние. 35

В момент прихода управляющего импульса положительной полярности с выхода распределителя 38 УВХ 39 осуществляет выборку и запоминание при" сутствующего в этот момент на выхо- а0 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

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 полярности. Это напряжение, усиленное

УПТ 35, прикладывается к пьезоэлементу 28 и корректирует частоту лазера ,таким образом, что группа ликов, по которой производится стабилизация

1487770 с выходом усилителя пилообразного напряжения.

Составитель А. Раланкин

Редактор М.Васильева Техред A.Кравчук, Корректор Н.Король

Заказ 2 50 Тпр»ж 315 . Подписное

ВНИИПИ Государстяе ногл ко птета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113i 35, Москва, Ж-35, Раушская наб,> д. 4/5

Производсгвеии.. и:.; » г л.к::й .омбннат Патент, г. ужгород, ул. Гагарина, 101 и и ч и ю шийся тем, что, с целью повышейия надежности, он снабжен устройством для расширения полосы удержания частоты вход и вьпсод ко5 торого соединейы с первым и вторым входами переключателя. а два других входа соединейы с вы%одом генератора пнлообразноГо напряжения, 2. Мазер по п.l, о т л и ч а ю. шийся тем, что с целью повышения стабильности частоты, устройство для расширения полосы удержания частоты содержит соединенные последовательно комт1араторраспределитель, ин- 15 вертор, интегратор, выключатель и сумматор, первый вход компараторараспределителя соединен с фильтром, второй вход — с выходом генератора пилообразного йапряжения, второй 20 выход соединен с входом интегратора, I выход сумматора соединен с входом . переключателя, а его вход соединен

3. Лазер по п.I, о т л и ч а юшийся 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 стробнрующим входом распределителя.

Стабилизированный лазер Стабилизированный лазер Стабилизированный лазер Стабилизированный лазер 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области квантовой электроники и может быть использовано при создании волноводных двухканальных газовых лазеров

Изобретение относится к области технической физики и может быть использовано при производстве одночастотных стабилизированных газовых лазеров

Изобретение относится к лазерной технике и может быть использовано при стабилизации частоты излучения существующих лазеров и создании новых, стабилизированных по частоте лазеров, которые могут применяться в метрологии, спектроскопии, системах навигации, локации

Изобретение относится к лазерной технике и может быть использовано при стабилизации частоты излучения существующих и новых, которые только будут созданы, высокостабильных по частоте лазеров

Изобретение относится к лазерной технике и может быть использовано при стабилизации частоты излучения существующих и новых, которые только будут созданы, высокостабильных по частоте лазеров, которые в свою очередь могут применяться в квантовой метрологии, спектроскопии, системах навигации, локации и других областях

Изобретение относится к оптике и квантовой электронике

Твердотельная лазерная установка содержит активный элемент, непрозрачное и полупрозрачное зеркала, устройство управления положением непрозрачного зеркала, электродвигатель, светоделитель, приемник излучения, устройство обработки сигнала. Устройство управления обеспечивает корректировку углового положения непрозрачного зеркала для устранения возмущения волнового фронта, вызванного клиновыми деформациями активного элемента. Технический результат заключается в повышении надёжности функционирования устройства и обеспечении компенсации термооптических искажений. 2 ил.

Способ стабилизации частоты излучения лазера включает в себя формирование резонанса мощности излучения в резонаторе лазера, измерение выходной мощности излучения лазера, модулирование резонатора лазера пробным сигналом, пропорциональным флуктуациям частоты излучения лазера. Далее определяют знак текущего градиента резонанса мощности излучения по сигналу, пропорциональному выходной мощности излучения лазера и названному пробному сигналу, на основании которого формируют сигнал подстройки. Амплитуда сигнала подстройки переменна и пропорциональна величине модуля нормированному третьему центральному моменту функции плотности распределения сигнала выходной мощности излучения лазера. Причём для определения амплитуды и знака сигнала подстройки используется набор полосовых фильтров. Технический результат заявленного решения заключается в повышении стабильности частоты лазерного излучения за счет увеличения скорости настройки резонатора на экстремум линии-репера за счет многоканальной схемы подстройки. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.
Наверх