Газовый оптический квантовый генератор

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61 ) Дополнительное к авт. сеид-ву В 460837 (511 М. Кп.

Н 01 5 3/22 (22) Заявлено 300680 (21) 2948050/18-25 с присоединением заявки М— (23) ПриоритетГосударственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621 ° 375.8(088 ° 8) Опубликовано 150982 Бюллетень Но 34

Дата опубликования описани я 150982 (72) Авторы изобретения

В.Н.Петровский, Е.Д.Проценко и А (71) Заявитель

Московский ордена Трудового Красно инженерно-физический институт (54) ГАЗОВЫЙ ОПТИЧЕСКИЯ KBAHTOBHR

ГЕНЕРАТОР

Изобретение относится к квантовой электронике и может быть использовано в метрологии, лазерной спектроскопии, а также при создании стандартов частоты оптического диапазона.

По основному авт.св. 9 460837 известен газовый оптический квантовый генератор (ОКГ), содержащий образованный двумя эеркаламн оптический резонатор, внутри которого расположены газораэрядная трубка, помещенная между фазовыми пластинами, близкими к четвертьволновым, и поглощающая ячейка. В таком генераторе фазовые пластины из-за различных показателей преломпения для обыкновенного и необыкновенного лучей расщепляют спектр исходного нзотропного резонатора на два спектра мод соответствующих линейным и вэаимноортогональным поляризациям. В этом случае внутрь спектрального контура поглощающего газа попадают две моды и изза конкуренции мод происходит заметное увеличение амплитуды резонанса мощности по сравнению с одномодовым лазером t 1).

Однако в таком генераторе линейное изменение интенсивности пьедестала) каждой иэ мод в области резонанса приводит к сдвигу вершины резонанса относительно центра линии поглощения. С точки зрения применения, двухмодового лазера в стандартах . частоты такой сдвиг нежелателен, поскольку он вносит cawN большой вклад в сдвиг вершины резонанса относительно центральной частоты линии поглощения и приводит к зависимости частоты генерации от параметров лазера.

Кроме того, в таком генераторе контрастные резонансы мощности можно получать лишь при изменении межмодового расстояния в узком диапазоне 510 МГц, что ограничивает возможности практического использования таких генераторов в качестве двухчастотных стандартов частоты оптического диапа20 эона.

Цель изобретения — повышение стабильности и воспроизводимости частоты квантового стандарта частоты на основе двухмодового лазера с внутренней поглощакхцей ячейкой.

Поставленная цель достигается тем, что в газовый ОКГ введен соленоид, а газораэрядная трубка размещена внутри соленоида соосно с ним.

На фиг.1 представлено устройство, З0 принципиальная схема; на фиг.2 — кон959198 тур линии усиления лазера при наложении магнитного поля.

Газовый ОКГ содержит зеркало 1 резонатора, фазовую пластину 2, другую фазовую пластину 3, ячейку с поглощающим газом 4, зеркало 5, 5 снабженное пьезокерамическим цилиндром б и газоразрядную трубку 7, размещенную внутри соленоида 8 соосно с ним (фиг.1).

Устройство работает следующим 10 образрм.

Током, протекающим по соленоиду

8, устанавливают величину магнитного поля. Оптические оси фазовых пластин 2 и 3 устанавливают под углом

1-10, который обеспечивает работу оптического квантового генератора на двух ортогонально поляризованных модах. При помощи пьезокерамическогО цилиндра б изменяют длину резонатоРВ

Ток, протекающий по соленоиду, создает внутри него аксиальное магнитное поле. Действие аксиального магнитного поля на контур линии усиле ния лазера сводится к расщеплению контура на два с центральными частотами и/р + 0 и и0 6, что эквивалентно эффективному уширению линии усиления при 0 КИ (фиг.2), где о о- центральная частота нерасщепленного кон- З-О тура линии усиления; О =Q,О Н, где магнетон Бора; о - фактор Ланде, Н - величина магнитного поля

K — - волновой вектор, U - средняя тепловая скорость атомов. 35

В результате при значениях магнитного поля 0 = КО/@можно получить суммарный контур линии усиления с практически горизонтальной вершиной в области 0 0(фиг.2). ПоскольКУ 40 линейное изменение интенсивностей каждой из мод при изменении длины резонатора связано, в основном, с изменением линейного коэффициента усиления, то в данном случае можно 45 получать резонансы мощности на горизонтальном пьедестале, тем сВМНМ исключается сдвиг вершины резонанса мощности относительно центральной частоты линии поглощения из-за пьедестала, а следовательно, улучшается воспроизводимость центральной частоты линии поглощения.

Кроме того, с помощью аксиального магнитного поля регулируется параметр связи между модами S= E+z где ) — коэффициент, соответствующий "самонасыщению" усиления каждой моды; ь - коэффициент, определяющий "кросс-насыщение" усиления в одной моде полем в другой. Таким образом, при определенных магнитных полях увеличивается в 8-10 раз амплитуда резонанса мощности по сравнению с режимом работы генератора при отсутствии магнитного поля. Увеличение амплитуды резонанса мощности приводит к увеличению отношения сигнал/шум в системе автоматической подстройки частоты при ее стабилизации и, следовательно, к повышению стабильности частоты оптического квантового генератора.

За счет варьирования параметра S получают режим генерации оптического квантового генератора с непрерывным изменением межмодового расстояния в диапазоне 0 си < С )„ где c — скорость света, Ь вЂ” длина резонатора.

Предлагаемый ОКГ позволяет на порядок улучшить воспроизводимость центральной частоты линии поглощения и увеличить стабильность частоты ОКГ также на порядок по сравнению с воспроиэводимостью и стабильностью частоты при отсутствии магнитного поля.

Формула изобретения

Газовый оптический квантовый генератор по авт.св. Р 460837, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения воспроизводимости и стабильности частоты генерируемого излучения, в него введен соленоид, а гаэорязрядная трубка размещена внутри соленоида соосно с ним.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 460837, кл. Н 01 5 3/22, 1973 (прототип).

959198

Составитель А.ЦареВ ,Редактор Т.Митрович ТЕхред Т.Фанта Корректор А. Ференц

:-заказ 7019/72 Тираж 630 Подписное

BHHHOH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открнтий

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

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðîä, ул.Проектная,4