Двухчастотный стабилизированный газовый лазер Советский патент 1993 года по МПК H01S3/137 

.Изобретение относится к квантовой электронике и может быть использовано для создания двухчастотных стабилизированных газовых лазеров с широким диапазоном управления разностной частотой излучения, применяемых в интерферомет- рических устройствах.

Целью изобретения является повышение стабильности разностнрй частоты излучения двухчастотного лазера.

На фиг.1 представлен двухчастотный лазер; на фиг,2 - размещение термоэлемен- тов на боковой поверхности подложки зеркала.

Лазер содержит герметичную оболочку 1, заполненную рабочей средой, в полости которой установлен капилляр 2 газоразрядной трубки с катодом 3 и анодом 4. Оптический резонатор лазера образован зеркалами 5, 6, при этом подложка зеркала 6 выполнена в виде фазоанизотропного элемента, герметично закрепленного на наружной поверхности оболочки 1. Отражающее покрытие 7 зеркала 6 нанесено на наружную торцовую поверхность фазоанизотропного элемента, выступающего за пределы оболочки. Фазоанизотропный элемент снабжен средством термического воздейст- пия, выполненным в виде двух последопа- тельно соединенных термоэлементов Пель- тье 8. расположенных на противоположных участках боковой поверхности фазоанизотропного элемента, питание которых осуществляется от источника 9. Термоэлементы Пельтье 8 через источник 9 соединены с системой автоподстройки частоты (АПЧ) 10. оптически связанной с лазером. Зеркало б выполнено из изотропного материала, например плавленого кварца.

Лазер работает следующим образом.

При подаче напряжения на катод 3 и анод 4 в-капилляре 2 зажигается разряд а в оптическом резонаторе возникает лазерное излучение. При подаче питающего напряжения на термоэлементы Пельтье 8 происходит охлаждение участков боковой поверхности подложки зеркала 6. контактирующих с термоэлементами. В подложке зерклпл В

(Л

С

о

OJ

ч о

го ю

возникает градиент распределения температуры ,чго создает тепловые деформации, приводящие к появлению фазовой анизотропии в поперечном сечении подложки. В результате этого в подложке зеркала происходит расщепление лазернога-луча «а две- ортогонально поляризованные компоненты. Величина расщепления определяет разностную частоту, необходимое значение которой поддерживается устройством АПЧ 10 путем подачи соответствующего напряжения на термоэлементы Пельтье 8.

Выполнение подложки зеркала в виде фазоанизотропного элемента, выступающего за пределы герметичной оболочки и контактирующего боковой поверхностью с управляющим элементом, упрощает цепь регулирования разностной частотой, исключает промежуточные передаточные звенья. Это устанавливает однозначную связь между регулируемым сигналом и частотным откликом. Кроме того, такое выполнение позволяет использовать тепловые методы создания фазовой анизотропии, что приводит к устранению влияния управляющего сигнала на юстировку резонатора.

Использование в качестве управляющего элемента двух элементов Пельтье позволяет симметрировать тепловые поля в подложке зеркала. Это, во-первых, приводит к исключению разьюстировки зеркала из-за его неравномерного нагрева, а во-вторых, повышает равномерность распределения величины фазовой анизотропии в поперечном сечении подложки, что приводит к повышению стабильности частоты при сдвигах оптической оси резонатора, например при внешних механических или экусти- ческих воздействиях.

Использование термоэлементов Пельтье с отрицательным коэффициентом Лель- тье позволяет повысить эффективность управления частотой и стабильность разностной частоты лазера в условиях его работы

при повышенных температурах окружающей среды. Внешнее по отношению к оболочке расположение фазоанизотропного элемента позволяет за счет улучшения теплоотвода в окружающую среду уменьшить энергетические затраты на управление элементами Пельтье, а также улучшить динамические характеристики цепей управления разностной частотой и стабильность параметров излучения лазера при работе фазоанизотропного при его температуре ниже температуры окружающей среды.

Использование изобретения позволяет достигнуть нестабильности разностной частоты лазера не более 50 кГц. что дает возможность повысить точность и быстродействие лазерных интерферометров при увеличении числа одновременно работающих каналов измерения.

Формулаизобретения

1.Двухчастотный стабилизированный газовый лазер, содержащий герметичную оболочку, заполненную рабочей средой, размещенную в оболочке газоразрядную

трубку, фазоанизотропный элемент, снаб жснный средством термического воздействия, подключенным к системе управления, а также зеркала оптического резонатора, о т- личающийся тем, что, с целью повышения стабильности разностной частоты излучения, фазоанизотропный элемент выполнен в виде подложки зеркала и герметично закреплен на наружной поверхности оболочки, при этом зеркало нанесено на наружную торцовую поверхность фазоанизотропного элемента, средство термического воздействия на фазоанизотропный элемент выполнено в виде двух термоэлементов Пельтье. расположенных на диаметрально противоположных участках боковой поверхности фазоанизотропного элемента.

2.Лазер по п.1, отличающийся тем, что термоэлементы Пельтье выполнены с отрицательным коэффициентом Пельтье.

2

-4- 7

Изобретение относится к квантовой электронике, в частности к двухчзстотным стабилизированным газовым лазерам. Целью изобретения является повышение стабильности разностной частоты излучения лазера. В лазере подложка зеркала б является фазоанизотропным элементом и выполнена выступающей за пределы герметичной оболочки 1. Фазоанизотропный элемент контактирует боковой поверхностью со средством термического воздействия, которое выполнено в виде двух термоэлементов с отрицательным коэффициентом Пель- тье. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

8.

&/«. 7

A-A

Vх//7