Лазер с перестраиваемым спектром генерации Советский патент 1989 года по МПК H01S3/10 

Изобретение относится к квантовой электронике, может быть использовано в лазерной спектроскопии, фотохимии, для разделения изотопов, в мониторин-, ге атмосферы и является усовершенствованием изобретения tio основному авт. св. № 594842.

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

На чертеже схематически изображен лазер.

Лазер с перестраиваемым спектром генерации состоит из активной среды I, источника 2 накачки, автоколлимационных зеркал 3 и 4, плоской дифракционной решетки 5, изображающего зеркала 6, маски 7, выполненной в виде

диска, насаженного на вал электродвигателя 8. Выходное зеркало 3 закреплено на соосно соединенных модулирующем 9 и исполнительном 10 пьезо- керамических элементах, а маска 7 снабжена датчиком 11 синхроимпульсов, Введенное многоканальное устройство стабилизации частоты н мощности Hsnv- чения содержит генератор 12, фотоприемник 13 излучения, резонансный усилитель 14, фазовый детектор 15, два коммутатора 16 и 17, N интегрирующих элементов 18 с запоминанием, согласующий усилитель 19, а также . дешифратор 20 н счетчик 21 .

Активная с реда 1 и источник накач- ки подобраны так, что создается инверсия на различных спектральных переел

о

00

vj

14)

ходах. Решетка 5 расположена пеавто- коллимациоино. Между решеткой 5 и одним из автоколл 1маиионных зеркал 4 резонатора установлен изображающий оптический элемент 6 (зеркало или тгинза) так, что фокусное расстояние элемента равно его расстоянию от зеркала. Введемте этого элемента резко улучшает разделение монохроматических пучков вблизи поверхности автоко. ии- мационного зеркала 4, располои енного так, что центр его кривизны совмещен с изображением точки пересечения поверхности решетки 5 и оси лазера, Бла годаря этому выполняется условие нормального (по радиусам зеркал. : ) падения всех монохроматических пучков, идуших от решетки 5, на автоколлимационное зеркало 4. FIosTONfy они сзтра- жаются назад по первоначальному направлению и таким образом создаются условия для их генерации, что в сочетании с хорошим пространственным спектральным разретепнем монохроматических мод, перетяжки которых расположены вблизи автоколлимацпонпого зеркала 4, позволяет выделять произвольные спектральные диапазоны генерации в пределах спектра усилештя активной среды 1 путем пространственной фильтрации при помощи маски 7 с пр орезями. Перемещение маски 7 в направлении, перпендикулярном дисперсии, позволяет осуш.ествлять произвольную во времени пгрестройку спектра. Наиболее простым является вариан перестройки сп.ектра посредством вращающейся маски с прорезями.

Лазер с перестраиваемым спектром генерации работает след тощим образом

Резонатор с пространственным разделением монохроматических пучков создает условия для генерации одновременно на всех линиях усиления активной среды 1. Нужные линии генерации выбираются путем вращения маски 7 с прорезями. При каждом переключении линий датчик 11 синхроимпульсов вырабывает логический имггульс, который изменяет состояние счетчика 2 и с помоп1ы дешифратора 2.0 подключает ключами коммутаторов 16 и 17 вход и выход соответствующего интег- рир пощего элемента 18 с запомина- к выходу |};а: ового детектора 15 и к входу соглтсующего усилителя 19, вь1ход которого подключен к исполнительному пьезокерамическому элементу 0 соответственно.

Генератор 12 вырабатывает периоди- - ческое напряжение, которое модулирует положение зеркала 3 с помощью модулирующего пьезокерамического элемента 9 и подается на первый вход фазового детектора 15, На второй вход

0 фазового детектора 15 через резонанс- усилитель 14 подается периодический сигнал с фотоприемника 13 излучения, возникающий из-за периодических колебаний зеркала 3 и испыты5 вающир сдвиг по фазе на ТГ радиан при переходе линии генерации через экстремум контура усиления. На выходе фазового детектора 15 образуется сигнал ошибки, пропорциональный сдвигу

0 частоты генерации от центра линии усиления. Сигнал ошибки суммируется па интегрирупощем элементе 18 с запо- . минанием, соответствующим данной линии. Каждый интегрирующий элемент 18

5 с запоминанием включается в работу только во время генерации соответствующей линии, остальную часть периода он работает в режиме памяти. Время интегрирования элементов 18 выбирают

0 не менее двух периодов перестройки линий, что приводит к подаче на исполнительный пьезокерамическчй элемент 10 через согласующий усилитель 19 напряжения, усредненного за нег сколько периодов, вследствие чего

многоканальное устройство стабилизации частоты и мощности излучения устойчиво работает при периодической перестройке линий с частотой 10 Гц и

0 выше,

Испытания лазера с перестраиваемым спектром генерации показали, что стабильность частоты .излучения увеличилась на два порядка, а нестабильность

5 уровня выходной мощности снизилась с 30 до 2% в каждой из N линий генерации при их периодической перестройке.

Формула изобретения

Лазер с перестраиваемым спектром генерации по авт, ев, № 594842, отличающийся тем, что, с целью повьпиения стабильности частоты и интенсивности излучения в переключаемых линиях, маска снабжена датчиком синхроимпульсов, в лазер введены соосно соединенные модулирующий и исполнительный пьезокерамичес г

-

6

СЖМ

LO 6 GO

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.

%

18

)7

5