Устройство для стабилизации частоты лазера

Устройство для стабилизации частоты лазера

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СО103 СОВЕ ТСКИХ

СО1 ИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСГ1УБЛИК

{5!)5 Н 01 S 3/13

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3734521/25 (22) 25.04.84 (46) 23.09,92. Бюл. ¹ 35 (72) С.П. Борисовский, А.Н. Власов и А.В, Козлов (56) Патент США № 3534292, кл.1331 — 94, 5, 1970.

Т. Ваег е,а, Fregnency stabilization of a

0.633 рип Не-Ne longituetinal Zeeman lazer—

Appi. 8p 1980, 19, №18, р.3173 — 3177. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТАБИЛИЗАЦИИ ЧАСТОТЫ ЛАЗЕРА, содержащее лазер с пьезокорректором, установленный на выходе лазера фотоприемник, выход которого соединен с последовательно установленными реверсивным счетчиком и буферным запоминающим устройством, синхронизатор с задающим генератором, выходы синхронизатора "направление счета" и "сброс" соединены с двумя входами реверсивного счетчика и выход "сброс" с входом буферного запоминающего устройИзобретение относится к области технической физики, а точнее к квантовой электронике и может быть использовано при создании двухчастотных стабилизированных газовых лазеров, применяемых в точном машиностроении для прецизионного измерения линейных перемещений, Цель изобретения — повышение стабильности частоты излучения, Повышение стабильности частоты достигается благодаря исключению периодической модуляции и обработки возникающих воздействий в соответствии с производной их изменения.. Ж 1202476 А1 ства, а также цифроаналоговый преобразователь и усилитель мощности, соединенный с пьезокорректором, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения стабильности частоты излучения, в него введены два переключателя, сумматор с источником опорного напряжения, инвертор и триггер, при этом прямой и инверсный выходы буферного запоминающего устройства через два входа первого переключателя соединены с цифроаналоговым преобразователем, выход которого соединен с одним из входов сумматора, выход которого соединен с инвертором и с одним из входов второго переключателя, выход которого соединен со входом усилителя мощности, а управляющий вход соединен с выходом триггера, управляющий вход первого переключателя и вход триггера соединены с выходом "знак числа" буферного запоминающего устроиства, а выход инвертора соединен со вторым входом второго переключателя, На фиг, 1 изображена функциональная схема устройства, на фиг. 2 — зависимость частоть1 сигнала биений с выхода фотоприемника от частоты излучения лазера. Стрелками показано направление изменения частоты излучения лазера в процессе работы, где f частота сигнала биений, f1 и fz два мгновенных значения частоты, v — частота излучения лазера, и0 — средняя частота излучения в режиме стабилизации.

Устройство для стабилизации частоты содержит лазер 1 с устройством управления частотой, например пьезокорректором 2, фотоприемник 3, реверсивный счетчик 4, бу120247б ферное запоминающее устройство 5 с выходом "Знак числа" б, прямым 7 и инверсным

8 выходами, задающий генератор 9, синхронизатор 10 с выходами "Направление счета"

11 и "Сброс" 12, первый переключатель 13, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП)

14, сумматор 15, источник опорного напряжения 1б, инвертор 17, второй переключатель 18, счетный триггер 19, усилитель мощности 20, Устройство работает следующим образом, Лазер 1 генерирует двухчастотное излучение, сигнал частоты биений которого выделяется фотоприемником 3. Этот сигнал имеет экстремум в.зависимости частот биений f от оптической частоты и(фиг. 2). Напряжение с источнлка опорного напряжения 16 и с ЦАП 14, через сумматор 15, переключатель 18, усилитель мощности 20 воздействует на пьезокорректор 2, что приводит к определенному смещению оптической частоты и. В соответствии с оптической частотой ю изменяется и разностная частота (.

Реверсивный счетчик 4 за цикл переключения вперед-назад производит подсчет частоты биений f2 и f> (фиг, 2), вычитая f7 из f2.

В момент окончания цикла счета производится перенос разности значений частот fz—

f> в буферное запоминающее устройство 5, информация о знаке разности fg — f7, в котором выводится через знаковый выход б, а информация об абсолютной величине разности f2 — f7 выводится через прямой 7 и инверсный 8 выходы. Синхронизация работы запоминающего устройства 5, реверсивного счетчика 4 и передачи информации в буферное запоминающее устройство 5 обеспечивается задающим. генератором 9 и синхронизатором 10, сигнал ко — îðîãî с вь1хода "Направление счета" 11 управляет прямым и обратным счетом реверсивного счетчика 4, а сигнал с выхода "Сброс" 72 управляет переносом значения f2 — f7 в буферное запоминающее устройство 5 и одновременно обнуляет реверсивный счетчик 4, 5 подготавливая его к новому циклу измерений, Если разность f2 — f< имеет отрицательный знак, то это, B данном случае, говорит о том, что оптическая частота ю изменяется в направлении к номинальной частоте 7 т.е.

10 к экстремуму в зависимости от f(v) (фиг, 2), В этом случае переключатель 13 подключает к

ЦАП 14 инвертирующий выход 8 буферного запоминающего устройства 5, а счетный триггер 19 и переключатель 18 остаются в

15 прежнем положении. что обеспечивает дальнейшее движение оптической частоты в сторону номинально о значения v (фиг. 3).

В случае, если разность имеет положительный знак, то это свидетельствует о том, что

20 оптическая частота v изменяется в направлении, противоположном от номинального значения v . В этом случае переключатель

13 подключает к ЦАП 14 прямой выход 7 буферного запоминающего устройства 5, счетный трлггер 19 перебрасывается в противоположное состояние и переключатель

13 подсоединяет к усилителю мощности 20 выход с инвертора 17, если до этого был подсоединен выход сумматора 15 или подключает выход сумматора 15, если до этого был подсоединен выход лнвертора 17. Этим обеспечивается реверс направления изменения оптической частоты v в сторону номинальной юо, Цифроаналоговый преобразователь 14 при этом вырабатывает сигнал, который управляет скоростью изменения оптической частоты v, При приближении оптической частоты к оптимальному значению ио ее скорость изменения уменьшается, что существенно снижает собственные колебания частоты лазера, 1202476

Редактор Е.Гиринская

Заказ 4058 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Уц 1

Составитель В.батов

Техред М.Моргентал Корректор M Андрушенко