Частотно-стабилизированный лазер Советский патент 1992 года по МПК H01S3/13 

Изобретение относится к квантовой электронике и может быть использова-. но при разработке газовых лазеров со стабилизацией частоты излучения. Цель изобретения - повышение стабильности частоты излучения лазера.

На фигЛ показан часто тно-стабили- зированньй лазер, общий вид; иа фиг.2 - нагревательный элемент под- ; 10 стройки частоты, поперечное сечение.

Лазер содержит газоразрядную трубку I с закрепленными ни ее Торцах зеркалами 2,3, фотоприемное устройство 4, оптически сйязанное с трубкойf5 и соединенное с входом системы 5 автоматической подстройки частоты (АПЧ), нагревательный элемент 6 подстройки частоты, соединенньп с выко- дом системы АПЧ и выполненный в виде 20 ленты из электро- и теплопроводящего материала, образующей в поперечном се сечении спираль Архимеда, межви.тко- вые Т1ромежутки которой заполнены те. лоизолирующим диэлектриком 7. Нагре(.5 нательный элемент может быть выполнен в .последовательно соедийен-. ных между собой секций, при этом на- / чало первой секции и конец последней соединены с выходом системы ШЧ. 30

Лазер работает следующим образом. При возбуждении разряда в газораз рядной трубке Г на ленту нагрейатель- кого элемента, б подстройки частоты подается, напряжение начального по 35 догрева от системы АЛЧ 5. Тепло, вы деляемое на ленте при пропускании по ней тока, дередавтся на трубку и частота излучения лазера s результа- . те теплового расширения боковой стен-40 . ки трубки меняется. При достижении состояния, близкого, к тепловому равновесию боковой стенки трубки I с. окружающей средой, начинает действовать обратная связл, регулирз щая-. 45 напряжение подогрева, воздействующее на ленту в соответствии с частотой излучения, регистрируемой фртоприем- ным устройством 4, которое преобразу- ёт расстройку оптической частоты в ел сигнал, воздействзпощий на вход системы АПЧ 5. При величении температуры окружа1о)цей среды или других воздействиях, приводящих к увеличению расстояния мелщу зеркалами 2,3, напря жение, подаваемое на ленту, уменьшается, в противном случае - наоборот, В результате средняя температура га,

зоразрядной трубки поддерживается ,.

10

f5 20 / (.5 . / 30

35 . 40 45 ел

постоянной и частота излучения стабилизируется.

Выполнение омического нагревательного элемента в виде ленты из тепло- проводящего материала позволяет з Мень шить асимметрию и инерционность тбп- лопередачи со стороны нагревательного элемента на боковую Поверхность газоразрядной трубки за счет увеличения площади теплового контакта, что повышает стабильность мощности и оси диаграммы йаправленности в ыходногй излучения, от которых зависит стабильность частоты.

Кроме того, умеиьщение инерционности позволяет увеличить скорость отработки изменения длины резонатора при подаче управляющего сигнала от системы АЛЧ на нагревательный элемент, также способствует повышению ста- бильности частоты излучения.

Размещение теплопроводящей ленты на боковой поверхности газоразрядной трубки так, что в поперечном сечении она образует- спираль Архимеда, позволяет улучшить однородность температурного поля и повысить равномерность теплового, воздействия со стороны ленты ha боковую поверхность Газоразрядной трубки. При изменении температуры окружающей среды внутри термостатируемого спиралью объема происходит перераспределение тепла вдоль теплопроводящей . ленты в направлении от внешнего витка спирали к внутреннему, что приводит к уменьшению градиента температуры от витка к витку, которое достигает наименьшего значения на внутреннем витке, от которого тепловое воздействие передается на трубку. Кроме того, уменьщегтае скорости изменения длины резонатора создает благоприятные условия для обеспечения надежного терморегулирования при пропускании управляющего тока по спирали системой АПЧ, что -также способствует повыщеиию стабильности частоты излучения и надежности лазера в целом. . Заполнение межвитковых промежут- icds спирали Архимеда теплоизолирующим диэлектриком позволяет, кроме устранения межвиткового электрического замыкания, улучшить экранировку боковой поверхности газоразрядной трубки от, прямого воздействия внешних термических возмущений, при этом градиейт температуры от витка к вит31403944

ку и скорость изменения длины резона- Формула

изобретения Частотно-стабилизированный лазер, содержащий газоразрядную трубку с закрепленными на торцах зеркалами и размещенным на боковой поверхности трубки нагревательным элементом подстройки частоты излучения, выполнен- нкм из злектропроводящего материала и 10 и соединенным с выходом системы автоматической подстройки частоты, и оптически связанное с трубкой-фотоприемное устройство, соединенное с входом системы автоматической подстрой- 15 ки частоты, отличающийся

тем, что, с целью повышения стабиль- Таким образом, конструкция частот- ности частоты излучения, элемент под- но-стабилиэированного лазера позво-. стройки частоты выполнен в виде лен- яяе повысить стабильность частоты ты из теплопровопяшего материала, излучения и надежность лазера за счет 20 образующей в поперечном сечении спи- уменьшеняя вероятности разрыва в раль Архимеда, межвитковые промежут- пи ленты из теплопроводящего материа- ки которой заполнены теплоизолирую- . щим диэлектриком.

тора еще более з еньшаются. Это приводит .-.к дополнительному повышению стабильности частоты ния.

Для более равномерного распределения тока по поверхности ленты подачу напряжения от системы АПЧ на

.нее можно осуществлять с помо- тью электродов , обладающих малым электрическим сопротивлеIнием и расположенных на кон цах ленты.

Изобретение относится к квантовой электронике и может быть использовано при конструировании газовых лазеров со, стабилизацией частоты излучения. Цель - повышение стабильности частоты излучений лазера. В лазере элемент подстройки частоты излуче,- ния выполнен в виде нагреваемой электрическим током ленты из тепло- проводящего ма тернала, намотанной на боковую поверхность газоразрядной трубки. Лента образует в поперечном сечении спираль Архимеда, межвитковое расстолние которой заполнено тепло- ИЗОЛИРУЮЩ1-1М Диэлектриком. В такой конструкции происходит увеличение площади теплового контакта элемента подстройки частоты, еньшение градиента температуры при внешних воздействиях к центру термостатируе- мого объема, а также защита боковой поверхности газоразрядной трубки OT.I прямого воздействия локальных термических возмущений, 2 ил. с «

4U

А

X xxxxxjCJ xxx -х х:,х х х хзооос

W)W)V

у ,/Lf -X ,

л.

l : : : ; : : :«:iK :4i :«; :v:«i«: :«;«: :«:«T«T

tiftJtftrtiii.A X A /Vniyil

J

ц

У

фиеЛ

фиг2