Устройство автоматической юстировки зеркал резонатора лазера Советский патент 1993 года по МПК H01S3/86 

Изобретение относится к области квантовой электроники, а именно к устройствам с управлением параметрами стимулированного излучения, и может использоваться для автоматической юстировки резонаторов лазеров с управляемыми зеркалами резонаторов.

Целью изобретения является сокращение времени вывода лазера в режим генерации при углах разъюстировки, превышающих угловую зону устойчивой генерации.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства автоматической юстировки зеркал резонатора лазера; на фиг. 2 - график зависимости мощности выходного излучения

РВЫХ от углов разьюстировки; на фиг. 3 00проекция пересечения плоскости уровня уселтойчивой генерации и кривой зависимости

|ь. мощности выходного излучения на плоскою J сть двух ортогональных осей углов разъюстировки «I и Q2 .

На фиг. 1 изображены резонатор 1 лазера, образованный зеркалами 2, приемник выходного излучения 3, блок управления.4, схема включения 5. блок сканирования 6, блок коммутации 7 и приводы зеркал 1в. Выход приемника выходного излучения соединен со входами блока управления и схемы включения. Выход схемы включения, в свою очередь, подключен ко входу блока сканирования и к управляющему входу блока коммутации. Два других входа блока коммутации соединены соответственно с выходами блока управления и блока сканирования, а выход его соединен с приводами зеркал. Приемник выходного излучения 3 установлен на пути потока излучения и служит для приема оптического излучения лазера и преобразования его в злектрический сигнал. Блок управления 4 служит для дальнейшего преобразования электрического сигнала и передачи его через блок коммутации 7 на управление приводами зеркал. Схема включения 5 предназначена для включения блока сканирования 6 и соединения его через блок коммутации 7с приводами зеркал при отсутствии сигнала на выходе приемника выходного излучения и отключения его от блока коммутации в случае наличия сигнала с выхода приемника. Блок сканирования 6 служит для выдачи сигнала на приводы управления положением зеркал резонатора, когда лазер перестает генерировать. Блок коммутации 7 осуществляет переключение связи приводов зеркал с блоком управления 4 или блоком сканирования б по сигналу со схемы включения 5. С помощью приводов 8 осуществляется наклон и поворот зеркал 2.

На графиках фиг. 2 и фиг. 3 показаны; 9 - кривая зависимости мощности выходного излучения Рвых от углов разъюстировки ai , по двум ортогональным осям; 10 проекция плоскости уровня устойчивой генерации лазера на плоскости Рвых 0«2,11 проекция пересечения плоскости уровня устойчивой генерации и кривой зависимости мощности выходного излучения - угловая зона устойчивой генерации лазера: 12 - зона максимальных углов разъюстировки в процессе работы лазера; 13 - возможная траектория изменения углов наклона зеркал резонатора при работе блока сканирования;

А - исходная точка начала сканирования;

В - точка окончания сканирования;

Df - размер угловой зоны устойчивой генерации;

LC-шаг сканирования.

Устройство работает следующим образом. Если угловое отклонение зеркал 2 резонатора 1 от оптической оси не превышает углов устойчивой генерации, то значение выходной мощности РВЫХ находится на кривой 9 выше уровня устойчивой генерации (фиг. 2).

На выходе резонатора 1 лазера имеется излучение мощностью Рвых (кривая 9 на фиг. 2), которое принимается приемником выходного излучения 3, преобразуется в нем а электрический сигнал и поступает в блок управления 4 и схему включения 5. Схема включения работает таким образом, что при

наличии сигнала с выхода приемника, она отключает блок сканирования 6 и на его выходе сигнал отсутствует. При этом сигнал с выхода схемы включения переключает по управляющему входу блока коммутации 7 в

такое состояние, при котором выход блока управления 4 соединен с приводами зеркал, а выход блока сканирования 6 отключен от приводов зеркал. Автоматическая юстировка в пределах зоны устойчивой генерации

осуществляется путем максимизации выходной мощности любым из известных методов, например по методу синхронного детектирования. Приводами осуществляется наклон или поворот зеркал по сигналу с

блока управления.

Если же в результате термического или механического воздействия углы разъюстировки вышли за пределы угловой зоны устойчивой генерации лазера и находятся в

произвольной точке зоны максимальных углов разъюстировки (фиг. 3), то лазер перестает генерировать.

При этом мощность выходного излучения РВЫХ равна нулю, и сигнал на выходе

приемника излучения отсутствует. Схема включения 5 при этом включает блок сканирования 6 и переключает по управляющему входу блок коммутации 7 в такое состояние, при котором выход блока управления 4 отключен от приводов зеркал и с ними соединяется выход блока сканирования 6.

Блок сканирования вырабатывает сигнал, поступающий на приводы зеркал, которые выводят зеркала резонатора в исходное

состояние начала сканирования, например в точку А (фиг. 3).

Затем блок сканирования выдает попеременно сигналы на осуществление с помощью приводов наклона зеркал по двум

ортогональным осям (ai, СГ2) с шагом U с тем, чтобы обеспечить нахождение угловой зоны устойчивой генерации лазера. Условием нахождения угловой зоны генерации является соотношение Lc Dr, где LC - шаг

сканирования, а Dr - ширина углового диапазона устойчивой генерации.

В этом случае траектория сканирования обязательно пересечет зону устойчивой генерации и генерация лазера возобновится,

на выходе приемника выходного излучения появится сигнал. Этот сигнал поступит на вход блока управления 4 и схему включения 5. При этом схема включения через блок коммутации 7 отключит блок сканирования 6 от приводов зеркал, соединит с приводами блок управления и юстировка зеркал будет осуществляться по максимуму выходной мощности при управлении зеркалами по сигналам с блока управления. Дальнейшая работа устройства осуществляется аналогично вышеописанному. Использование устройства позволяет сократить в 10-20 раз время, необходимое для вывода лазера в режим генерации при углах разъюстировок, превышающих угловую зону устойчивой генерации, и тем самым более эффективно использовать лазеры в процессе эксплуатации. /.

СХ;

фиг.5 СХ,