Газовый оптический квантовый генератор Советский патент 1982 года по МПК H01S3/22 

(54) ГАЗОВЫЙ ОПТИЧЕСКИЙ КВАНТОВЫЙ ГЕНЕРАТОР

Изобретение относится к квантовой электронике и может быть использо- . вано в метрологии, лазерной спектроскопии, а также при создании стандартов частоты оптического диапазона.

По основному авт.св. 460837 известен газовый оптический квантовый генератор (ОКГ), содержащий образованный двумя зеркалами оптический резонатор, внутри Которого расположены газоразрядная трубка, помещенная между фазовыми пластинами, близкими к четвертьволновым, и поглощающая ячейка. В таком генераторе фазовые пластины из-за различных показателей преломления для обыкновенного и необыкновенного лучей расщепляют спектр исходного изотропного резонатора на два спектра мод соответствукяцих линейным и взаимноортогональным поляризациям. В этом случае внутрь спектрального контура поглощающего газа попадают две моды и изза конкуренции мод происходит заметное увеличение амплитуды резонанса мощности по сравнению с одномодовым лазером }.

Однако в таком генераторе линейное изменение интенсивности (.пьедестала) каждой из мод в области резонанса приводит к сдвигу вершины резонанса относительно центра линии поглощения. С точки зрения применения , двухмодового лазера в .стандартах частоты такой сдвиг нежелателен, поскольку он вносит сг1мый большой вклад в сдвиг вершины резонанса относительно центрёшьной частоты линии поглощения и приводит к зависимости час10тоты генерации от параметров лазера. Кроме того, в таком генераторе контрастные резонансы мощности можно получать лишь при изменении межмодового расстояния в узком диапазоне 10 МГц, что ограничивает возможности практического использования таких генераторов в качестве двухчастотных стандартов частоты оптического диапазона.

20

Цель изобретения - повышение стабильности и воспроизводимости частоты квантового стандарта частоты на основе двух1« дового лазера с внутренней поглощающей ячейкой.

25

Поставленнсш цель достигается тем, что в газовый ОКГ введен соленоид, а газоразряДнеих трубка размещена внутри соленоида соосно с ним.

На фиг.1 представлено устройство,

30 принципиальная схема; на фиг.2 - контур линии усиления лазера при наложении магнитного поля. Газовый ОКГ содержит зеркало 1 резонатора, фазовую пластину 2, дру гую фазовую пластину 3, ячейку с поглощающим газом 4, зеркало 5, снабженное пьезокерамическим цилинд ром б и газоразрядную трубку 7, раз мещенную внутри соленоида- 8 соосно с ним (фиг.1). Устройство работает следующим образрм, ,Током, протекаквдим по соленоиду 8, устанавливают величину магнитног поля. Оптические оси фазовых пл&стин 2 и 3 устанавливают под углом 1-10, который обеспечивает работу оптического квантового генератора на двух ортогонально поляризованных модах. При помощи пьезокерамическог цилиндра б изменяют длину резонатора. Ток, протекакяций по соленоиду, создает внутри него аксиальное магнитное поле. Действие аксиального м нитного поля на контур линии усиле ния лазера сводится к расщеплению контура на два с центральными часто тами и/о + О и tftJjj; и, что эквивален но эффективному уширению линии усил ния при ОйКИ (фиг.2), где «УД- цен ральная частота нерасщепленного кон тура линии усиления; Q g/C/pHf я fjg- магнетон Бора (J- фактор Ланде, Н - величина магнитного поля К - волновой вектор, U - средняя те ловая скорость атомов. В результате при значениях магнитного поля О г ки тбможно получить суммарный контур линии усиления с практически горизонтальной вершиной в области и/о(фиг.2). Поскольку линейное изменение интенсивностей каждой из мод при изменении длины резонатора связано, в основном, с изменением линейного коэффициента усиления, то в данном случае можно получать резонансы мощности на горизонтальном пьедестале, тем самым исключается сдвиг верошны резонанса мощности относительно центральной частоты линии поглощения из-за пьедестала, а следовательно, улучшается воспроизводимость центральной частоты линии поглощения. Кроме того, с помощью аксиального магнитного поля регулируется параметр связи между модами S , где f - коэффициент, соответствующий сймонасыщению усиления каждой моды; б- коэффициент, определя ощий кросс-насыщение усиления в одной моде полем в другой. Таким образом, при определенных магнитных полях увеличивается в 8-10 раз амплитуда резонанса мощности по сравнению с режимом работы генератора при отсутствии магнитного поля. Увеличение амплитуды резонанса мощности приводит к увеличению отношения сигнал/шум в системе автоматической подстройки частоты при ее стабилизации и, следовательно, к повышению стабильности частоты оптического квантового генератора. За счет варьирования паргилетра S получают режим генерации оптического квантового генератора с непрерывным изменением межмодового расстояния в диапазоне О -: Ui C/2Lf где с - скорость света, Ь- длина резонатора. Предлагаемой ОКГ позволяет на порядок улучшить воспроизволимость центральной частоты линии поглощения и увеличить стабильность частоты ОКГ также на порядок по сравнению с воспроизводимостью и стабильностью частоты при отсутствии магнитного поля. Формула изобретения Газовый оптический квантовый генератор по авт.св. 460837, отличающийся тем, что, с целью пошлыения воспроизводимости и стабильности частоты генерируемого излучения, в него введен соленоид, а газорязрядная трубка размещена внутри соленоида соосно с ним. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 460837, кл. Н 01 S 3/22, 1973 (прототип),

м

Сдм яарныи контур / усиления .

tJ

tJ - oJftJe- Si

Фиг.1