Частотно-стабилизированный газовый лазер Советский патент 1992 года по МПК H01S3/10 

Изобретение относится к области квантовой электроники и может быть использовано при ралработке и конструировании гауовых лазеров со стабильной частотой излучения.

Целью изобретения является повы- шение надежности и стабильности частоты лазера.

На чертеже показана схема частот- но-стабилизированного лазера.

Лазер содержит газоразрядную трубгку 1 с закрепленными на ее горцах зеркалами 2j 3 оптического резонатора , фотоприемное устройство (ФПУ) 4, оп тически связанное s трубкой и соединенное со входом систе}« 1 5 автоподстройки частоты (ЛПЧ) элемент nepecT i ройки частоты, выполненный в виде ци- линдра 6 из магнитомягкого материала, не внешнюю. Поверхность которого нанесено проводящее покрытие 7. Цилиндр заключен в соленоид 8, соединенный через преобразователь 9 переменного тока с выходом системы АПЧ. .

Лазер работает следующим образом. Прк возбуждении разряда в газоразрядной трубке 1 на соленоид 8 оч системы АПЧ 5 через преобразователь 9 переменного тока подается напряжение. Возникающее при этом магнитное поле соленоида вызывает вихревые токи начального подогрева в помещенном внут ри соленоида тдилиндре 6 из магнитомягкого материала. Трубка нагревается и частота излучения в результате теп лового распшрения боковых стенок -ме™ няется. После достижения состояния, .близкого к тепловому равновесию трубки с окружающей средой, .начинает действовать обратная связьj регулирующая вихревые токи подогрева ци- ,ликдра в соотйетствии с частотой излучения, регистрируемой ФПУ 4, которое преобразует расстройку рптичес- кой частоты в сигнал, воздействующий на вход системы АПЧ и далее через преобразователь переменного тока на соленоид и помещенный внутри него цилиндр. При увеличении температуры окружающей среды или другик воздействиях, приводящих к увеличению рас™ стояния между зеркалами 2j3 трубки 1, напряжение, подаваемое на соленоид 8 и возникающие при этом токи нагрева в цилиндре 6 уменьшаются, в противном случае - наоборот.

0

5

Q

25

30

35

.„

45

50

65

В результате средняя температура трубки поддерживается постоянной и частота излучения стабилизируется.

Соединение соленоида 8 с выходом системы АПЧ 5 через преобразователь 9 переменного тока позволяет создать внутри соленоида переменное магнитное поле, изменяющееся пропорционально изменению сигнала системы АПЧ.

Для уменьшенияи-потерь соленоид изготавливается из провода большого сечения с целью предотвращения его перегрева.

I Помещение в соленоид газоразрядной трубки с токопроводящим цилиндром, размещенным на ее боковой поверхности, позволяет повысить надежность лазера за счет исключения электродов, так как нагрев терморег гулирующего элемента цилиндра производится косвенно возникающими в нем при воздействии переменного магнитного поля соленоида вихревыми токами. . .

Выполнение элемента перестройки частоты в виде цилиндра позволяет повысить надежность лазера, так как за счет увеличения толщины элемента перестройки частоты, по сравнению с проводящим покрытием, исключается во.змож ност ь его разрыва. Вследствие большой равномерности юмического сопротивления при увеличении толщины элемента перестройки частоты уменьшается возможность дебалансировки сигнала с фотоприемного устройства из-за измене ния положения луча относительно фото- чувствитель( площадок,

Вьшолненке элемента перестройки частоты из магнитомягкого материала обеспечивает повыйение эффекп-шности нагрева цилиндра с -помощью вихревых токов. Кроме того, это позволяет повысить надежность лазера за счет уменьшения влияния магнитных полей, иска1кающ 5х соотношение компонентов излучения и приводящих к уходам час- тот ы.

Размещение на внешней поверхности цилиндра токопроводящего покрытия из материала с удельной проводимостью, превышающей удельную проводимость материала циливдра, также повышает надежяост.ь лазера, так как вихревые токи, концентрирукяциеся в основном на разлкчггых участках внегп- ней поверхности цилиндра, равномерно перераспределяются по ней с помощью

5

-tj2776

этого покрытияj что дополнительно устраняет возможность . дебалансиров- ки системы АЛЧ из-за смещения луча по фо точувствительной гшощадке ФПУ при неравномерном подогреве. Цилиндр выполняется из стали. Токопроводящее покрытие наносится гальваническим путем из агшмнния или ьгеди. Удельная проводш ость этик материалов более чем н два раза выше, чем удельная проводимость стали. Выполнение покры тня из материалов с кудшей проводи™ местью технически иецелесообразно,, так как стоимость покрытия не уменьша }5 ется, а эффективность устранения неравномерностк нагрева падает.

10

Формула изобретен г-г я

1. Частотно-стабилизированный газовый лазер, содержащий газоразрядную трубку с устаиовленнь ми на ее гор цах зеркалами оптического резонато5

76

}5

0

0

О

«

ра, элемент перестройки частоты фотопрнен ое устройство, оптически связанное с резонатором и соединенное с входом системы автоматической подстройки частоты, отличающий- с я тем, что, с целью повышения на- дежности н стабильности частоты элемент перестройки частоты выполкеи в виде цилиндра из.магкитомягкого материала,, поме1ценного внутри соленоида, охватьшакщего боковую поверк- несть газоразрядной трубки, при этом соленоид через преобразователь пере- меннного тока соединен с выходом системы автоматической, подстройки частоты.

2, Лазер по п, отличай) щ н и с я тем, ч-то на внешней по- вархкости циливдра нанесено токопро- водящее покрытие из материала с удельной провадиност ью,, превышающей не менее чем Б два раза удельную прово дшюсТБ MaTepHajia ц шиндра.

Изобретение относится к облас- ти квантовой электроники и позвопя- ет повысить надежность и стабильность частоты частотно-стабипизированного лазера с внутренними зеркалами. В яа зере элемент перестройки частоты вы- полнен в виде цилиндра, расположенно го на боковой поверхности газрразря/t ной трубки и помещенного в соленоид. . Равномерный подогрев газоразрядной трубки обеспечивается викревыми токимк цилиндра возникающими при возг действии переменного магнитного поля окружающего цилиндр соленоида. ноид соединен через преобразователь переменного тока с выходом системы автоматической подстройки частоты. Вход системы автоматической подстройки частоты соединен с оптически связанным с трубкой фотоприемным yeтpoйcтвo c. В лазере уменьшено влияние магнитных пол,ей, так как Токо- проводящий цилищф элемента перестройки частоты выполнен из магнитомягкого материа}1а« Для улучшения равномерносг ти перераспределения вихревых токов возникаюцнх на различных участкаэс внешней поверхности цилиндра элемента перестройкк частоты, на его внешней поверхности может быть нанесено токоПроводящее покрытие из материала с удельной ПРОВОДИМОСТЬЮ превышающей удельпую яроводимость материала цилинЕДра. I з.п. ф-лы, 1 Kii.

.t.|I

п лк{алМ21Л«Я ГУ