Лазер с перестраиваемым спектром генерации

 

Изобретение относится к квантовой электронике и может быть использовано в лазерной спектроскопии, фотохимии, для разделения изотопов, в мониторинге атмосферы. Целью изобретения является повышение стабильности частоты и интенсивности излучения в переключаемых линиях. Лазер состоит из активной среды, источника накачки, автоколлимационных зеркал, дифракционной решетки, изображающего зеркала, маски в виде диска, насаженного на вал электродвигателя. Маска снабжена датчиком синхроимпульсов. В лазер дополнительно введено многоканальное устройство стабилизации частоты. Нужные линии генерации выбираются путем вращения маски с прорезями. Стабильность частоты излучения увеличилась на два порядка, а нестабильность уровня выходной мощности снизилась с 30 до 2% в каждой из N линий генерации при их периодической перестройке. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„.SU» 151708

А2

Н 0! S 3/!О

6

1 ie" о

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (61) 594842 (21) 4363049/31 25 (22) 13, 01,88 (46) 23, 10.89, Бюл. !! 39 (71) Хабаровский политехнический институт (72) Ю.Е. Студеникин и А.Л. Рудницкий (53) 621.375.8(088 .8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 594842, кл. Н 01 S 3/00, 1976. (54) ЛАЗЕР С 1!EPECTPAHBAEMbIM СПЕКТРОМ

ГЕНЕРАЦИИ (57) Изобретение относится к квантовой электронике и может быть использовано в лазерной спектроскопии, фотохимии, для разделения изотопов, в мониторинге атмосферы. Целью изоб.ретения является повышение стабильИзобретение относится к квантовой электронике, может быть использовано в лазерной спектроскопии, фотохимии, для разделения изотопов, в мониторин; ге атмосферы и является усовершенствованием изобретения по основному авт. св. М- 594842.

Цель изобретения — увеличение стабильности частоты и интенсивности излучения в переключаемых линиях.

На чертеже схематически изображен лазер.

Лазер с перестраиваемым спектром генерации состоит иэ активной среды

I источника 2 накачки, автоколлимационных зеркал 3 и 4, плоской дифракционной решетки 5, изображающего зеркала 6, маски 7, выполненной в виде ности частоты и интенсивности излучения в переключаемых линиях. Лазер состоит из активной среды, источника накачки, автоколлимационных зеркал, дифракционной решетки, изображающего зеркала, маски в виде диска, насаженного на вал электродвигателя. Маска снабжена датчиком синхроимпульсов.

В лазер дополнительно введено многоканальное устройство стабилизации частоты. Нужные линии генерации выбираются путем вращения маски с прорезями. Стабильность частоты излучения увеличилась на два порядка, а нестабильность уровня выходной мощности снизилась с 30 до 27. в каждой из N линий генерации при их периодической перестройке. 1 ил. диска, насаженного на вал электродвигателя 8. Выходное зеркало 3 закреплено на соосно соединенных модулирующем 9 и исполнительном 10 пьеэокерамических элементах, а маска 7 снабжена датчиком 11 синхроимнульсон, Введенное многоканальное устройство стабилизации частоты и мощности излччения содержит генератор 12, фотоприемник !3 излучения, резонансный усилитель 14, фазовый детектор 15, два коммутатора 16 и 17, N интегрирующих элементов 18 с запоминанием, согласующий усилитель !9, а также:дешифратор 20 и счетчик 21, о

Активная среда l и источник накачки подобраны так, что создается инверсия на различных спектральных пере)517087 ходах. Решетка 5 рясположеня пеянтоколлимационно. !ежду решеткой 5 и одним из автоколлимационных зерка и 4 резонатора установлен изображяющий

5 оптическии элемент 5 (зеркало или линза) так, что фокусное расстояние элемента равно его расстоянию от зеркала, Введение этого элемента резко улучшает разделение монохроматических )0 пучков B6JIHзи поверхности автоколлимационного зеркала 4, расположенного так, что центр его кривизны совмещен с ??зобрая ением гочки пересечения поверхности решетки 5 и оси лазера. Бла-15 годяря этому выполняется условие нормального (по радиусам зеркале) падения всех монохромятических пучков, идущих от решетки 5 на автоколлимационное зеркало 4. Поэтому они отра20 жаются на яд по первоначальному направлению u TBKHM образом создаются условия для их генерации, что в сочетании с хорошим пространственным спектральным разрешением монохромяти- 25 ческих мод, перетяжки которых расположены вблизи автоколлимационлого зеркала 4, позволяет выделять произвольные спектральные диапазоны генерации в пределах спектра усиления активной среды 1 путем пространс?венной фильтрации при помощи маски 7 с прорезями, Перемещение маски 7 в направлении, перпендикулярном дисперсии, позволяет осуществлять произ35 вольную во времени перестройку спектра. Наиболее простым является вариант перестройки спектра посредством вращающейся маски с прорезями.

Лазер с переc Tpdиваемым спектром генерации ряботя ет следующим обря зом.

Резонатор с пространственным разделением монохроматических пучков создает условия для генерации одно- 45 временно на всех линиях усиления активной среды 1. Нужные линии генерацчи выбираются путем вращения маски 7 с прорезями. При каждом переключении линий датчик 1! синхроимпульcov вырабывяет .логический импульс, который изменяет состояние счетчика

21 и с помошьш дешчфратора 20 подключает ключами комму яторов 16 и 17 вход и выход соо гветствующего интегрирующего элемента 18 с запоминанием к выходу 1:язового детектора 15 и к входу со л1сующего усилителя 19, выход когорого псдключен к исполнительному пьезокерамическому элементу ! 0 соответс твенно.

Генератор 12 вырабатывает периодическое напряжение, которое модулирует положение зеркала 3 с помощью модулирующего пьезокерамического элемента 9 и подается на первый вход фазового детектора 15, На второй вход фазового детектора 15 через резонансный усилитель 14 подается периодический сигнал с фотоприемника 13 излучения, возникающий из-за периодических колебаний зеркала 3 и испытывающий сдвиг по фазе на Г радиан при переходе линии генерации через экстремум контура yrиления, На выходе фазового детектора 15 образуется сигнал ошибки, пропорциональный сдвигу частоты генерации от центра линии усН ?ения. Сигнал ошибки суммируется на интегрирующем элементе 18 с запомина ием, соответствующим данной линии. Каждый интегрирующий элемент 18 с запоминанием включается в работу только во время генерации соответствующей линии, остальную часть периода он работает в режиме памяти. Время интегрирования элементов 18 выбирают не менее двух периодов перестройки линий, что приводит к подаче на исполнительный пьезокерамическчй элемент 10 через согласующий усилитель

)9 напряжения, усредненного за несколько периодов, вследствие чего многоканальное устройство стабилизации частоты и мощности излучения устойчиво работает при периодической перестройке линий с частотой 10 Гц и выше .

Испытания лазера с перестраиваемым спектром генерации показали, что стабильность частоты излучения увеличилась на два порядка, а нестабильность| уровня выходной мощностй снизилась с

30 до 27 в каждой из N линий генерации при их периодической перестройке ° формул а изобретения

Лазер с перестраиваемым спектром генерации по авт. св. У 594842, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности частоты и интенсивности излучения в переключаемых линиях, маска снабжена датчиком синхроимпульсов, в лазер введены соосно соединенные модулирующий и исполнительный пьезокерамичес5 1517087

6 кие элементы и многоканальное уст- нального суммирующего устройства с ройство стабилизации частоты, сос- запоминанием, выходы многоканального тоящее иэ генератора, фазового детек- суммирующего устройства с запоминанитора, резонансного усилителя, фото- ем через второй коммутатор соединены приемника излучения, двух коммутато- с входом согласующего усилителя, а ров, согласующего усилителя, дешифра- выход согласующего усилителя соединен тора, счетчика и многоканального сум- с входом исполнительного пьеэокерамимирующего устройства с запоминанием, ческого элемента, управляющие входы состоящего из и элементов, причем 10 коммутаторов соединены с вых адами выход генератора соединен с входом дешифратора, а вход дешифратора соедимодулирующего пьезокерамического эле- нен с выходом счетчика, а вход счетмента и первым входом фазового детек- чика соединен с выходом датчика синхтора, второй вход фазового детектора роимпульсов; при этом соосно соедичереэ резонансный усилитель соединен 15 ненные между собой пьеэокерамические с фотоприемником излучения, а выход элементы закреплены на зеркале, расфазового детектора через первый ком- положенном между активной средой и мутатор соединен с входами многока- фотоприемником излучения.

Составитель А, Баланкин

Редактор А. Мотыль Техред Л.Сердюкова Корректор Т. Малец

Заказ 6397/54 Тираж 616 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101