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

w

О5

U0736 2

читаясь и уси; иваясь, поступают на управляющий элемент 2, вызывая изменение частоты в направлении установления равенства сигналов.

В данном лазере достигается повышение стабильности частоты, поскольку одна из основных причин нестабильное- тк вл гшние обратных отражений - устрзияется В устройстве при выборе угла 1 акпоиа одной торцовой грани призмы из указанного соотношения оптические пути равны между собой (а б), поэтому отраженные лучи будут

Изобретение относится к области квантовой электроники.

Целью изобретения является повы™ шйние стабильности частоты излучения .

На фиг.1 представлен частотно ста- бшлизированный газовый лаэер на ф1иг,-25 3 показаны варианты выполнения двулучепреломпяющей призь5Ыо

; Лазер содержит последовательно расположенные активный элемент 1 с в|«утренними зеркалами и элементом уп- рйвления частотой 2 на.боковой по вёрхности, двулучепреломлящую призм js иметь ту же разность фаз, что и ос- 3 и систему фотоприемников 4, уста новные, и, сложившись с основными на нЬвленных на расстоянии 1 от зеркала глухом зеркале, лучи сохраняют перво- и подключенных к входу систем автома™ начальную разность фаз, т.е. интен-

ш

тической подстройки частоты (АПЧ) 5, выход ее подключен к элементу управления частотой.

Двулучепреломпяющая призма выполнена в :диде параллелепипеда, боковые грани которого расположены параллель- н оптической оси резонатора, а одна И1И обе торцовые грани наююненьт.к оск активного элемента под углом oi как показано на фиг,2, 3.

Лазер работает следующим образом.

Излучение из активного элемента 1 поступает на двулучегтреломпяющу}о призму 3 и попадает на фотоприемники , Каждый из компонентов оптического излучения имеет свой оптический путь S и б (фиг,2), Эти пути равны между собой, так как уголоЛ, под которым наклонена, по крайней мере, одна из ijopuoBbfx граней призмы к оптической беи резонатора выбирается из соотношения

0. П Пиопс

- П

сквности не изменяется влияния 20 Обратных отражений, и это не вызовет сигнала ошибки для системы АПЧ.

При наклоне обеих торцовых граней гфизмы под углом об к оптической оси резонатора лучи из призмы тоже будут 2S выходить .с той же разностью фаз, что и основные,, что приведет к повьшению стабильности частоты.

Если угол будет отличаться отеб то опт ические пути двух ортогонально 30 полярнзованньй пучков будут неравны. Зтс призедет к тому, что отражентвде лучи сложатся с соотоегствующими основными в разных фазах что приведет к неравенству или изменению интенсив35

i 90 -arcsin--2 tPJ-(n

иесБ

йВ

) X

ностк основных ортогонально поляризованных лучей Hj соответственно, сдвигу частоту. Расположение фотоприемниi , L

ков на расстоянии i т от зер-

к.ала позволяет устранить набег фаз из-за разницы в длинах волн, что также стабильность частоты,

4 sin4, rtpH этом 1

L

где L - длина резонатора, П 1, 2, 3; h - длина призмы; П - коэффициент преломления необьжновенногоПОР - ко:эффициент преломпення обыкновенного лyчaJ

- угол между оптической осью призмы и волновой нормалью луча;

Л - длина волны излучения. Сигналы с фотоприемников, где световые лучи -преобразуются в электри ческие сигналы, поступают на систему АПЧ 5. На выходе системы сигналы, высквности не изменяется влияния Обратных отражений, и это не вызовет сигнала ошибки для системы АПЧ.

При наклоне обеих торцовых граней гфизмы под углом об к оптической оси резонатора лучи из призмы тоже будут выходить .с той же разностью фаз, что и основные,, что приведет к повьшению стабильности частоты.

Если угол будет отличаться отеб то опт ические пути двух ортогонально полярнзованньй пучков будут неравны. Зтс призедет к тому, что отражентвде лучи сложатся с соотоегствующими основными в разных фазах что приведет к неравенству или изменению интенсив5

5

5

ностк основных ортогонально поляризованных лучей Hj соответственно, сдвигу частоту. Расположение фотоприемниi , L

ков на расстоянии i т от зер-

к.ала позволяет устранить набег фаз из-за разницы в длинах волн, что также стабильность частоты,

Характер зависимости сдвига частоты от расстояния до фотоприемника . пергюдкческлй. Сдвиг частоты прибли- /кзетсй к нулю на расстоянии 1

есть, выбрав расстояние

1, можно уменьшить вероятность возникновения сдвигов частоты даже при возкикновении небольшой разности хода оптических лучей.

Таким образом, лазер обладает более высокой стабильностью частоты излучения.

Изобретение может быть использовано при р работке лазеров, применяемых в интерференционных устройствах,

используемых в машиностроении, метрологии и технологических установках.

Формула изобретения

Частотно-стабнпизированный газовый лазер, содержащий последовательно рас- распояоженные и оптически связанные активный элемент, установленный в ре-JQ зонаторе, двулучепреломляющую призму и систему фотоприемников, соединенную с входом системы автоматической под- стройки частоты, выход которой подключен к элементу управления часто- jj Той, отличающийся тем, что, с целью повьппения стабильности частоты, выходная торцовая грань призмы и рабочая поверхность системы фотоприемников образуют угол оС с осью 2о активного элемента, а входная грань призмы перпендикулярна этой оси или образует угол об с ней, при этом рас

- i где 7

стояние 1 от системы фотсприемникок до наружной поверхности ближайшего « ней зеркала резонатора и угол et удовлетворяют следующим соотношениям;

L

1

arcsin

.(п

I лV ч н

еов

е

еоб

Ьв

длина резонатора;

1 7 Т t t

It--- длина призмы;

коэффициент преломления необыкновенного луча-, коэффициент преломления обыкновенного луча длина Волны излучения угол между оптической осью призмы и осью активного элемента.

Изобретение от«осится к области квантовой электроники. Цель изобретения - повышение стабильности частоты излучения лазера. Лазер содерткит последовательно расположенные активный элемент, с резонатором и элементом управления частотой, двулучепреломля- клцую призму и систему фотоприемников, соединенную с входом системы автоматической подстройки частоты. Выходная торцовая грань двулучепреломляю- щей призмы и рабочая поверхность системы фотоприемников образуют угол oi с осью активного элемента, а входная грань перпендикулярна этой оси или образует угол об с ней. Угол oi выбирается из определенного соотношения так, чтобы оптические пути расщепленных лучей были равны. Расположение фотоприемников на определенноь расстоянии от ближайшего зеркала ре зонатора позволяет устранить набег фаз из-за разницы в длинах волн расщепленных лучей. 3 ил. Ф fS flSlS

(us.i

ffyueS