Устройство для воспроизведения длин волн и частот в оптическом и радиодиапазонах

Устройство для воспроизведения длин волн и частот в оптическом и радиодиапазонах

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ ДЛИН ВОЛН И ЧАСТОТ В ОПТИЧЕСКОМ И РАДИОДИАПАЗОНАХ, содержащее лазер, включающий установленные в резонатър с зеркалами, одно из ко- ; торых соединено с системой автоподстройки частоты, активный элемент ; и поглрщакядую ячейку с рабочим ве- I ществом, а также резонатор лазера, соединенный с цепыо синтеза, в состав которой входят последовательно соединеншле смеситель частот, усилитель промежуточной частоты, фазовый детектор, квардевый генератор и умножите 1ь частоты, причем выход кварцевого генератора соединен с вторым входом фазового детектора, а выход умнозкителя частоты соединен с вторым входом смесителя частот, о т л и ч а ю щ е ее я тем, что, с цельк повышения воспроизводимости частоты, поглощакидзя ячейка лазера и резонатор мазера совмещены, при этом нижний и верхний рабочие энергетические уровни рабочего вещества поглощающей ячейки совпадают с щис .ним и соответственио верхним энер (Л гетическими уровнями материала ак- . с тивного элемента лазера; а внутрен:йий торец резонатора мазера совме;щен с зеркалом резонатора лазера. о 4 :л liii

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 4(51) Н 01 5 3/13

° . (21) 3329345/18-25 (22) 20 ° 05.81 (46) 28.02.85. Бюл. Ф 8 (72) Я.Е.Привалов и В.П.Капралов (53) 621.375.8(088.8) (56) 1. Галутва Г.В. и др. Селекция типов колебаний.и стабилизация час- . тоты ОКГ. M., "Связь", 1972, с. 35.

2. Справочник по лазерам под ред. А.М.Прохорова. М.,"Советское. радио", 1978, с. 230 (прототип) . (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ ДЛИН ВОЛН И ЧАСТОТ В ОПТИЧЕСКОМ И РАДИОДИАПАЗОНАХ, содержащее лазер, включающий установленные в резонатор с зеркалами, одно из которых соединено с системой автоподстройки частоты, активный элемент и поглощающую ячейку с рабочим веществом, а также резонатор лазера, соединенный с цепью синтеза, в сосC тав которой входят последовательно соединенные смеситель частот, усилитель промежуточной частоты, фазовый детектор, кварцевый генератор и, умножитель частоты, причем выход кварцевого генератора соединен с вторым входом фазового детектора, а выход умножителя частоты соединен с вторым входом смесите11я частот, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения воспроизводимости частоты, поглощающая ячейка лазера и резонатор мазера совмещены, при . этом нижний и верхний рабочие энергетические уровни рабочего вещества поглощающей ячейки совпадают с ниж ним и соответственно верхним энергетическими уровнями материала активного элемента лазера; а внутрен:ний торец резонатора мазера совмещен с зеркалом резонатора лазера.

f 109,45

Изобретение .относится к измерительной технике и может быть использовано в спектроскопии и метрологии в качестве единого эталона длины и частоты. 5

Известно устройство для воспроиз

31 ведения длин волн и частот, представляющее собой стабилизированный по частоте лазер с поглощающей ячейкой внутри резонатора, например СО,- 10 .лазер, стабилизированный по поглощению в О>0< (11 . . Устройство воспроизводит длину волны и частоту в оптическом диапазоне с относительной погрешностью

10 — 10"""

Наиболее близко к изобретению

1устройство для воспроизведения длин волн и частот в оптическом и радиодиапазонах, содержащее лазер, включа" 20 ющий установленные в резонатор с зеркалами, одно из которых соединено с системой автоподстройки частоты, активный элемент и поглощающую ячейку с рабочим веществом, а также ре- 25 зонатор мазера, соединенный с цепью синтеза, в состав которой входят последовательно соединенные смеситель частот„ усилитель промежуточной частоты, Аазрвый детектор, кварцевый З0 генератор и умножитель частоты, причем выход кварцевого генератора соединен с вторым входом фазового детек тора, а выход умнажителя частоты соединен с вторым входом смесителя частот (21 .

Данное устройство состоит из мазеров, работающих в радиодиапазоне, стабилизированных по частоте лазеров оптического и субмнллиметрового диа- 40 пазонов, цепей синтеза частот.. Уст. ройство является многоступенчатым, в каждой ступени происходит преобразование частот определенного диапазона. Так осуществляется повышение частоты от радиодиапазона до опти:ческого.

44 2

55 нал кварцевого генератора 14. Сигнал с выхода фазового детектора 13 исНедостатками этих устройсТв является недостаточно высокая воспроиз:водимость частоты и сложность.

Цель изобретения — повышение воспроизводимости частоты.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве воспроизведения . длин волн и частот в оптическом и радиодиапазонах, содержащем лазер, включающий установленные в резонатор . с зеркалами, одно иэ которых соединено с системой автоподстройки частоты, активный элемент и поглощающую ячейку с рабочим веществом, а также резонатор мазера, соединенный с цепью синтеза, в состав которой входят последовательно соединенные смеситель частот, усилитель промежуточной частоты, фазовый детектор, кварцевый генератор и умножитель частоты, причем выход кварцевого генератора соединен с вторым входом фазового детектора, а выход умножителя частоты соединен с вторым входом смесителя частот, поглощающая ячейка лазера и резонатор мазера совмещены, при этом нижний и верхний рабочие энергетические уровни рабочего вещества поглощающей ячейки совпадают с нижним и соответственно с верхним энергетическими уровнями материала активного элемента лазера, а внутренний торец резонатора мазера совмещен с зеркалом резонатора лазера.

На чертеже. изображена структурная схема устройства.

Устройство состоит из .лазера 1, резонатор которого образован зеркалами 2 и 3, внутри резонатора размещен активный элемент 4 и резонатор мазера 5 с оптическим окном 6, зеркала 7, системы автоподстройки частоты (АПЧ) 8, пьезокорректора 9, на котором размещено зеркало 2, цепи синтеза 10, содержащей смеситель частоты 11, усилитель промежуточной частоты 12, фазового детектора 13, кварцевого генератора 14 и умножителя частоты 15, Устройство работает следующим образом.

Энергия поглощающего перехода мазера равна энергии рабочего перехода лазера. Поэтому излучение лазера

1 осуществляет оптическую накачку мазера. Излучение мазера.поступает в цепь синтеза 10, где смешивается с гармоникой частоты кварцевого генератора 14, поступающей из умножителя частоты 15 на смеситель частоты 11. Промежуточная частота усиливается в усилителе 12 и поступает на вход. фазового детектора 13, на другой вход которого поступает сигпользуется: для коррекции частоты кварцевого генератора 14.

ВНИИХИ Заказ 572/4 Тираж 638 Подписное

Филыай ППП "Патеат", г.Ужгород, ул.Проектная, 4

3 1

Частота излучения лазера привяза- 1 на к пику поглощения в среде, помещенной в резонаторе мазера 5. В случае изменения частоты лазера вследствие различных возмущений излучение лазера, отразившись от зеркала 7, поступает в систему АПЧ 8, которая вырабатывает сигнал, поступающий .на пьезокорректор 9, .вследствие чего значение частоты излучения лазера восстанавливается. Кроме того, частоты лазера и мазера синхронизованы, так как лазер осуществляет оптическую накачку мазера, а рабочая среда мазера.является поглощающей средой лазера, т.е. резонатор мазера и поглощающая ячейка лазера совмещены. Для осуществления оптической связи лазера и мазера используется оптическое окно 6. Внутренний

094544 4 торец резонатора мазера служит зеркалом 3 резонатора лазера.

Устройство может быть реализовано на основе СО -лазера с длиной волны 9,4 мкм и мазера на СН Вг, излучающего на частотах 575 и

486 ИГц... Таким образом, устройство осущест

1р вляет одновременно генерацию излучения в оптическом, СВЧ- и радиодиапазонах. Это позволяет по срав1нению.с лучшим из известных .уст-.. ройств в рамках одного устройства одновременно воспроизводить значения: синхронизированных длин волн.и час-: тот в оптическом и радиодиапазонах с высокой Степенью воспроизводимос-, ти и надежностью системы sa счет ис-.; ключения нескольких ступеней синтеза.