DE3019193A1 - Stabilisierung eines lasers, insbesondere eines farbstofflasers - Google Patents

Stabilisierung eines lasers, insbesondere eines farbstofflasers

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DE3019193A1 DE19803019193 DE3019193A DE3019193A1 DE 3019193 A1 DE3019193 A1 DE 3019193A1 DE 19803019193 DE19803019193 DE 19803019193 DE 3019193 A DE3019193 A DE 3019193A DE 3019193 A1 DE3019193 A1 DE 3019193A1
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Description

C. Hamburg, 12. Mai 1980 ' w 22480 .
Priorität: 29.5.1979 U.S.A. Pat.Anm.Nr. 043,466
Anmeldsr:
Spectra Physics, Inc.
Mountain Vieu, CaI. 94042
U'. S. A.
Stabilisierung eines Lasers, insbesondere eines Farbstofflasers
Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren und Einrichtung zur Stabilisierung von Lasern und Ringlasern, insbesondere Farbstofflasern mit Dauerstrahlung.
Handelsübliche Farbstofflaser können eine Spektralbreite in der Größenordnung von 10 MHz und eine Drift in der Grööenordnung von 10 MHz pro Minute erzeugen. Dies ist
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jedoch für einen großen Teil spektroskopischer oder spek- ; troanalytischer Arbeiten nicht ausreichend, und es sind '_. häufig gefingere Spektral- oder Linienbreiten, erforderlich.
Theoretisch sollte ein Farbstofflaser, der in einer einzelnen Schwingungsart arbeitet, eine reine Sinusuelle mit einer Infinitesimalen Spektralbreite bei der jeweiligen optischen Arbeitsfrequenz erzeugen. In der Praxis istaber die Linien breite durch verschiedene Einflüsse und Faktoren bestimmt, zu welchen u. a. durch akustische Wellen oder durch die Farbstoffstrahlen im Farbstofflaser hervorgerufene Schwankungen oder Änderungen im optischen Ueg gehören. Obwohl es also erwünscht ist, die Spektralbreite auf 1 MHz oder weniger zu steuern, ist es bisher schwierig, derart schmale Spektraillinien zu erreichen.
Die nach dem bisherigen Stand der Technik bekannten Versuche zur Erzielung geringer Spektralbreiten beruhen allgemein auf einer. Servosteuerung des Farbstofflaserkopfes unter Verwendung eines Bezugsnormals, das stabiler ist als der Laserkopf. Zu diesem Zweck ist die Verwendung eines Fabry-Perot-Inteiferometers als Referenzinstrument1 bekannt.
Bei derartigen bekannten Systemen wird ein kleiner Teil des vom Laser abgestrahlten Lichtes durch das Interferometer gelenkt, um ein Ausgangssignal zu erzeugen, dessen Ampli-
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tude sich bei einer Frequenzänderung des Farbstofflasers ändert. Das Referenz-Interferometer wandelt also eine Frequenzmodulation in eine Amplitudenmodulation um. Die AmpÜ- ' tudenänderung kann photoelektrisch erfaßt und als Teil eines Servomechanismus-zur Steuerung der Ausgangsfrequenz des Lasers verwendet uerden. Die Ausgangsfrequenz des Farbstofflasers kann eher charakteristisch für das Referenz-Interferometer gemacht uerden als der Laserkopf des Farbstofflasers.
Das Ziel einer derartigen Steuerung mit einem Referenz-Interferometer war dann, die Frequenzstabilität des Laser-r kopfes als charakteristische Eigenschaft für das Referenz-Interferometer zu haben, weil das Interferometer gewöhnlich kleiner und kompakter aufgebaut und wirksamer abgedichtet bzw. abgeschirmt uerden kann als der Laserkopf selbst, und zwar grundsätzlich wegen der geringeren Größe des Referenz-Interferometers.
Dabei wird die Frequenzstabilität eines derartigen Servosystems gewöhnlich durch zwei Merkmale bestimmt.
Diese Merkmale sind das Auflösungsvermögen und der freie Spektralbereich des Referenz-Interferometers.
Der freie Spektralbereich ist allgemein durch die Länge
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des Interferometers bestimmt und. gibt die äquivalente Frequenzdifferenz zwischen aufeinanderfolgenden Durchlaßbereichen des Interferometers an.
Das Auflösungsvermögen wird als PIaQ der Auflösung eines Fabry-Perot-Interferometers verwendet und ist gleich dem Verhältnis des Spitzenabstandes zur Breite eines Übertragungs-Bandpasses. Die Breite des Bandpasses uird bei der halben Maximal—"Amplitude gemessen. Die'tatsächliche Form der Übertragungskurve eines Fabry-Perot-Interferometers ist durch die als Airysche Formel bekannte Funktion gegeben, während das Auflösungsvermögen weitgehend von der Reflexionskraft der verwendeten Spiegel abhängt. Das Auflösungsvermögen steigt also mit der Reflexionskraft der Spiegel.
Um den Farblaserkopf in Abhängigkeit vom Referenz-Ferometer zu stabilisieren, wird an einer Seite eines Übertragungsinterferenzbandes des Referenz-Interferometers mit einem Wert Null für das üblicherweise etwa in der Mitte des Interferenzbandes liegende Fehlersignal eine Servoverriegelung vorgenommen. Entweder das Referenz-Interferometer oder der Farblaser wird abgestimmt, bis die Verriegelung an der Seite des'Interferenzbandes in diesem Bereich erfolgt ist. Danach führt dann eine geringe Frequenzänderung des Farblasers zu einer verhältnismäßig großen Änderung der über das Referenz-Interferometer übertragenen Amplitude.
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Um die schmälste Linienbreite zu erhalten, ist es allgemein
erwünscht, den kleinsten freien Spektralbereich für das Referenz-Interferometer zu verwenden, weil die durch die Ver- : riegelung erreichbare Linien- oder Spektralbreite zum Teil .
durch den freien Spaktralbereich des Interferometers bestimmt wird. Ein kleinerer freier Spektralbereich des Re- ferenz-Interferometers gestattet die Erzeugung einer schmaleren Linie mit dem Farbstofflaser. . ,.
Sobald aber der freie Spektralbereich des Referenz-Interferometers verringert uird, wird das System weniger stabil
mit Bezug auf eine Verriegelung an aufeinanderfolgenden- V Durchlaßbändern des Referenz-Interferometers. Ueil der
Farbstofflaser abstimmbar ist und in einer großen Zahl :J verschiedener Schwingungsarten schwingen kann, heißt dies,
daß durch Reduzierung des freien Spektralbereiches des
Interferometers die verstärkte Möglichkeit eines Sprunges r des Farblasers von einer Schwingungsart zu einer der
anderen möglichen Schwingungsfrequenzen und einer Μβτ- ■ riegelung der neuen Frequenz an einer Seite eines anderen > Übertragungs-Interfsrenzbandes des Referenz-Interferometers '. besteht, ohne daß eine nennenswerte Änderung in der Amplitude des Ausgangssignals des Referenz-Interferometers auftritt . - i
Die Verwendung eines Referenz-Interferometers mit kleineren
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freien Spektralbereichen zur Stabilisierung des Farblasers bei einer "kleineren Linienbreite vergrößert also die Möglichkeiten für einen unentdeckten Sprung zwischen den möglichen SchwLngungsarten. Dieser Versuch zur Erzielung einer stabileren Vergleichsgröße kann also im Ergebnis zu einer ■-weniger" stabilen Vergleichsgröße führen.
Der Grund,für derartige Sprünge eines Farbstofflasers sind Störungen, die Z...B. durch Blasenbildung in der Strahlströmung des Farbstoffiasers hervorgerufen werden, jedoch auch auf anderen Ursachen beruhen können.
Im Fälle einer Störung wird der Laserbetrieb bzw. der .Laserstrahl kurz unterbrochen und setzt dann wieder ein. .: Das erneute Einsetzen kann dann bei der gleichen Frequenz oder bei einer anderen Hohlraum-Resonanzfrequenz erfolgen.
Die Erfindung bezweckt hauptsächlich die Überwindung der mit dem Stabilisieren eines Farbstoffiasers bei einer schmälen Linienbreite verbundenen Stabilitätsprobleme.
Die vorliegende Erfindung gewährleistet dies durch eine Steuereinrichtung und ein Steuerverfahren, welche zur Steuerung der Arbeitsf reqienz eines Farbstof fiasers mit ."..-. kontinuierlichen, im wesentlichen ungedämpften Schwin- . -:; gungeh mit einem Doppel-Referenz-Interferometer arbeiten.;
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Nachdem der Farbstofflaser in einer einzelnen Schwingungsart bei einer ausgewählten Frequenz in Betrieb genommen uird, dient erfindungsgemäß ein erstes Referenz-Interferometer mit einem kleinen freien Spektralbereich und mit geringem bis mittlerem Auflösungsvermögen zur Stabilisierung der Arbeitsfrequenz des Farblasers bei einer verhältnismäßig schmalen Linien- bzw. Spektralbreite. Dabei ist dem ersten Referenz-Interferometer ein Servomechanismus betrieblich zugeordnet, um den Farbstofflaser an einer Seite eines Übertragungs-Interferenzbandes des Referenz-Interferometers zu verriegeln und die Schwingung bzw.' Uellenaussendung des Lasers bei der gewählten Frequenz aufrechtzuerhalten, wenn keine Störungen auftreten, die einen Schwingungssprung im Farblaser verursachen können.
Ferner ist bei der Erfindung dem ersten Raferenz-Interferometer und dem Servomechanismus zur Erfassung eines Schuingungsart-Sprunges im Farbstofflaser sowie zur Feststellung der Größe und der Richtung des Schwingungssprunges erfindungsgemäß ein zweites Referenz-Interferometer betrieblich zugeordnet. Das zweite Interferometer hat wiederum ein geringes bis mittleres Auflösungsvermögen, besitzt aber einen freien Spektralbereich, der wesentlich größer ist als der des ersten Referenz-Interferometers, so daß irgendein Sprung der Schwingungsart, der möglicherweise vom ersten Referenz-Interferometer nicht erfaßt
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.β.
/werden sollte, als Änderung der durch das zweite Referenz-Interferometer.übertragenen Lichtmenge erscheint bzw. erfaßt wird. Im Falle eines Sprunges der Schwingungsart hält das zweite Interferometer das Abtastsystem des Farbiasers an,treibt den Servomechanismus zurück, um die ursprünglich gewählte Frequenz zu erzeugen, und setzt dann das Abtastsystem des Farbstofflasers wieder bei der ausgewählten Frequenz in Betrieb, wobei sämtliche Schritte in einer verhältnismäßig kurzen Zeit ausgeführt werden.
Die vorliegende Erfindung normiert also den Ausgang des Referenz-Interferometers gegenüber dem Eingang, so daß Änderungen der Intensität des vom Farbstofflaser ausgestrahlten Lichtes nicht zu einem Verstärkungsfehler dar Servoschleife führen. Die Erfindung gewährleistet also, daß die Servoschleifenverstärkung unabhängig von der Intensität des Farbstofflaserstrahles bleibt.
Doppel- bzw. Zweifach-Ref erenz-1 nterferometer-S teuer einrichtungen und -verfahren mit den vorstehend beschriebenen Bau- und Verfahrensmerkmalen, deren Wirkung die beschriebene Arbeitsweise gewährleistet, bilden die wesentlichen Gegenstände der Erfindung. ·
Zusammenfassend ist also festzustellen, daß erfindungsgemäß ein Farbstofflaser für den Betrieb bei einer
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schmalen bzu. geringen Linienbreite bzw. Spektralbreite durch ein neuartiges Steuersystem unter Verwendung von
. ■ ■ . ■ -. ι
zwei Referenz-Interferotnetern stabilisiert wird.
■i--Dabei hat ein Referenz-Interferometer einen kleinen freien
Spektralbereich zur Stabilisierung der· Arbeitsfrequenz ...
des Farblasers bei der verhältnismäßig geringen Linien- . ■
breite, während das andere Referenz-Interferometer einen j wesentlich größeren freien Spektralbereich hat als'das
erste Referenz-Interferometer.
Der Farblaser uird an einer Seite eines Übertragungs- · ; Interferenzbandes des ersten Referenz-Interferometers . servöv/erriegelt, um den Betrieb mit der geringen Linien- ■ breite bei einer ausgewählten Frequenz aufrechtzusrhalten,; wenn keine Störungen auftreten, die einen Schuingungssprung verursachen.
Sobald eine Störung einen Schuingungssprung auslöst^. , ■
tastet das zweite Referenz-Interferometer die Größe und. .>:
Richtung dieses Sprunges ab, unterbricht dann automatisch . '
den Betrieb des. Abtastsystems des Farbstofflasers, stellt !
das Servosystem auf die ausgewählte Frequenz zurück und :
schaltet das Abtastsystem des Farblasers wieder bei der ;.
gewählten Frequenz sin. Dabei zeichnet sich die Erfindung '
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vor; allem dadurch aus, daß alle diese Steuermaßnahmen innerhalb kürzester Zeit durchgeführt werden»
Ueitsre, Vorzüge und Merkmale, der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen souie aus der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung, in bleichen bevorzugte AUsführungsbeispiele der Erfindung und deren prinzipielle Arbeitsweisen unter Beachtung der für die Anwendung dieser Grundprinzipien am besten geeigneten Schwingungsarten näher erläutert und dargestellt sind. Es zeigen:
Fig. i ein· Blockdiagramm der Anordnung dar wesentlichen Bestandteile einer bevorzugten Ausführungsform
"..;■;"."-"-■ einer erfindungsgemäßen Doppel-Referenz-Interferometer-Steuereinrichtung,
Fig. 2 ein Airy-Funktions-Diagramm, · das vexanschaulicht, uie die Über'tragungs-Charakteristika eines Fabry-Perot-Interferometers oder -Etalons sich als eine Funktion des Reflexionsgrades (R) der in dem Etalon verwendeten Spiegel ändern, wobei sich die Schärfe der entstehenden Interferenzen und das Auflösungsvermögen (F) mit steigendem Reflexionsgrad der Spiegel erhöhen,
Fig. 3 ein der Fig. 2 entsprechendes Airy-Funktions-
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• Ab ·
Diagramm für ein Etalon mit einem gegebenen Spiegel-Reflexionsgrad zur zusätzlichen Veranschaulichung zweier wichtiger, charakteristischer Eigenschaften, nämlich des freien Spektralbereiches (FSR) und des Auflösungsvermögens (F), bezogen auf den Spiegelabstand (L) und den Reflexionsgrad bzw. die Reflexionskraft (R) der Spiegsl sowie zur Verdeutlichung, wie unter Verwendung der Seite einer Übertragungs-Interferenzlinie mit dem eingezeichneten, etwa in der Mitte ■der Interferenzlinie angeordneten Null-Punkt (ZP) für das Fehlersignal eine Seruoverriegelung durchgeführt wird, so daß Änderungen in der Frequenz von diesem Nullpunkt eine entsprechende Änderung in der Amplitude des durch das Etalon übertragenen Lichtes bewirken, .
Fig. 4 eine Vsrstärkungskurve, die beispielhaft einige mögliche Longitudinal-Schuingungsfrequenzen zeigt, die in einem Farbstofflaser mit einer gegebenen intrakawitären Abstandsbemessung und einem ortsfesten Abstimmelement, uie z. B. einem doppelbrechenden Filter, erzeugt uerden können, um eine Anfangsbegrenzung des Bereiches der zugelassenen Schuingungsfrequenzen zu bewirken,
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Fig. 5 eine aufgezeichnete Airy-Funktions-Kurve eines : ersten in der erfindungsgemäßön Steuereinrichtung gemäß Fig. 1 vorhandenen Rsferenz-Interferometers, wobei in dieser Figur ein größerer Horizontalmaßstab als in Fig. 4; verwendet ist und, wie die Darstellung verdeutlicht, das erste Referenz-Interferometer einen verhältnismäßig; kleinen freien Spektralbereich für die Stabilisierung der Arbeitsfrequenz des Farbstofflasers bei einer verhältnismäßig schmalen Linienbreite besitzt, -."..■·■
Fig. 6 die Aufzeichnung einer Airy-Funktions-Kurve eines zusätzlichen, in der Steuereinrichtung nach Fig. 1 vorhandenen zweiten Referenz- bzu. Servo-Interferometers.
Eine in Fig. 1 gezeigte Steuereinrichtung 21 mit einer Doppel-Referenz-Interferometer-Anordnung besitzt erfindungsgemäß zuei Referenz-Interferometer.
Die.Steuereinrichtung 21 stabilisiert den Betrieb eines" Farbstofflasers 23. Bei der gezeigten Ausführungsform ist der Farbstofflaser 23 beispielsweise ein Farbstoff-Ring-laser zum Aussenden kontinuierlicher, im wesentlichen ungedämpfter Schwingungen.. Die vorliegende Erfindung ist aber
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für alle Farbs.tofflaser mit kontinuierlicher Schuingungsaussendung brauchbar.
Spiegel 25, 27, 29 und 31 des Lasers 23 bilden einen Resonator bzw. Resonator-Hohlraum.
Der Strahlungsueg im Resonator ist mit dem Bezugszeichen 33 bezeichnet. ■
Das im Strahlueg 33 angeordnete aktive Medium ist ein Farbstrahler bzu. eine Farbstoffquelle 35. Der Farbstoffstrahler 35 bildet eine Strahlströmung eines Farbstoffes, · wie z. B. in Äthylenglykol gelöstes Rhodamin 6G,.im Strahlueg 33 des optischen Resonators. ·
Eine Ionen-Pump-Strahlung 37 des Lasers uird mittels eines Injektionsspiegels 39 in den Farbstrahler 35 geleitet. .-:/-
Der Farbstofflaser 23 ist mittels eines piezoelektrisch betätigten Antriebs für.den Spiegel 27 sowie mittels eines Galvanometer-gesteuerten Fensters 41 des Breusterschen Winkels über einen typischen Bereich von 30 GHz stetig abstimmbar. Die Galvanometer-Steuerung des Fensters 41 für den Breusterschen Winkel bildet einen Teil einer langsamen Schleife einer Servosteuerung für die Abstimmung. Für den piezoelektrisch angetriebenen Spiegel 27 sind zuei Servoschleifen vorhanden, und zUar eine mittel-
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schnelle und eine schnelle Schleife.
Die anderen Teile des dem Spiegel 27 und dem Fenster 41 zugeordneten Servosystems uerden noch näher erläutert.
Ein doppelbrechendes Filter 45 dient zur Grobabstimmung
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des bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 verwendeten* speziellen!Lasers 23, und ein Etalon oder ' Normalmaß, beispielsueise ein Fabry-Perot-Etalon zur Feinabstimmung, sorgt für eine ueitere Beschränkung der Bandbreite der Frequenzen, die mit Hilfe der einstellbaren Abstimmittel des· Farbstofflasers ausgewählt uerden können.
Die Hauptfunktion des Fein-Etalons 46. ist, Schuingungsart-Sprüngö von 75 GHz eines Abtastungsetaions zu verhindern.
Der Farbstofflaser 23 uird mit Hilfe einer in einer Richtung wirkenden Vorrichtung 43 als Ringlaser betrieben. Die Vorrichtung. 43 kann in einer bevorzugten Ausführungsform einen auf dem Farday-Effekt beruhenden Richtungsuähler enthalten. Die Uirkung der in einer Richtung arbeitenden Einueg-Vorrichtung 43 ruft einen kleinen Differentialverlust in einer Laufrichtung der beiden möglichen entgegengesetzt drehenden Arten der Schuingungsausbreitung in ,dem Ringresonator hervor. Dadurch uird die Laufrichtung des Strahls ausgeuählt und eine Auslöschung der . .■--■■.-■ - 15 -
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anderen Laufrichtung bewirkt. Eine derartige Eintragvorrichtung 43 ist im einzelnen in der parallelen US-Patentanmeldung Nr. 854,514 der gleichen Anmelderin im einzelnen beschrieben.
Die Ausgangsstrahlung des Lasers 23 tritt durch den Spiegel 31 in Richtung des Strahles 47 aus.
Gemäß Fig. 1 kann ein Abtastetalon 49 für einen an sich üblichen Abtastbetrieb des Farbstofflasers 23 verwendet werden. Die Abmessung des Abtastetalons ist unter der Steuerung eines Verriegelungskreises 53 des Abtastetalons durch einen piezoelektrischen Antrieb veränderbar.
Ein Photodetektor 51 ist dem Ausgangsstrahl 47 über einen teilweise reflektierenden Spiegel 52 zur Messung der Intensität des Ausgangsstrahles zugeordnet. Dieses Intensitätssignal uird warn Photodetektor 5t dem Uerriegelungskreis 53 des Abtastetalon über eine Leitung 55 zugeführt. Dieser Schaltkreis verriegelt das Abtastetaldn 49 bei einer Resonanzsch.wingung des Farbstoff lasers.
Wie unten noch näher erläutert uird, uird die durch einen weiteren Photodetektor 95 gemessene Intensität des Ausgangsstrahls auch einem Normierungs-Schaltkreis für die beiden Referenz-Interferometer zugeführt-,
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Der Verriegelungskreis 53 empfängt■über eine weitere Eingangsleitung 57 auch ein von einem Abtast-Generator- und Treiberkreis 59 kommendes Signal.
Der Ab'tast-Generator- und Treiberkreis 59 ist über eine Leitung 60 auch mit dem galvanometergesteuerten Fenster für den Brewstarschen Winkel verbunden.
Der Schaltkreis 59 empfängt ein Eingangssignal von einem Überkreuzungs-Schaltkreis 61 über eine Leitung 62 und ein zweites Eingangssignal von einem ersten Raferenz-Interferometer 63 über eine Leitung 65.
Das Licht für das Referenz-Interferometer 63 wird durch Ablenken eines Strahls 48 über Spiegel 70 und 73 vom Ausgangsstrahl 47 abgezweigt. Der Spiegel 73 richtet einen Lichtstrahl zum Eingang des Referenz-Interferometers 63,
Das Referenz-Interferometer 63 enthält, wie in Fig. 1 schematisch angedeutet, ein Abstimmelement in Form eines galvanometergesteuerten Fensters 77 für den Brewsterschen-Winkel zur Abstimmung des Referenz-Interferometers. Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung besitzt ein zweites Referenz-oder Servo-Interferometer 81 einen piezoelektrischen Antrieb zur Verstellung der Spiegel des Servo-Interferometers zur Abstimmung.
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Der Galvanometerantrisb des Interferometers 63 und der "piezoelektrische Antrieb des Interferometers 81 werden durch einen Abtast-Generator- und Treiberkreis 78 gesteuert, um die beiden Interferometer synchron abzutasten.
Das Ausgangssignal des Referenz-Interferometers 63 wird mit einem Photodetektor 79 gemessen, dessen über eine Leitung 80 übertragenes Ausgangssignal zur Steuerung der Stellung des Fensters 41 für den Brewsterschen Uinkel über den Galvanometeran.trieb und die Verstellung des Spiegels über den piezoelektrischen Antrieb verwendet, uird.
Die anfängliche Abstimmung des Farbstofflasers 23 für den Betrieb in einer einzelnen Schwingungsart bei einer ausgewählten Frequenz (mit oder ohne Abtastung· durch das Abtast-Etalon 49) ähnelt im. wesentlichen den schon bekannten Interferometer-Steuerungen zur Stabilisierung von Farbstofflasern. Die Abstimmung .des Farbstofflasers ist also gegenüber dem Referenz-Interferometer durch Servomechanismen der einleitend erläuterten Art verriegelt.
Die vorliegende Erfindung unterscheidet sich vom Stand der Technik durch die zusätzliche Anordnung, des Servo-Interferometers 81 in Verbindung mit dem ersten Referenz-Interferometer 63 und dem Farbstofflaser 23, so daß eine Anzahl· wichtiger Funktionen durchgeführt werden können.
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Uie in Fig. 1 gezeigt ist, tritt sin Teil des vom Spiegel 73 reflektierten Lichtes durch einen metallisierten Spiegel 83 hindurch und wird durch einen Spiegel 85 zum Eingang des Servo-Interferometers 81 umgelenkt. Die Ausgangsstrahlung des Servo-Interferometers 81 uiird mit einem Phptodetektor 87 gemessen,und der Phptodetektor 87 ist über eine.Leitung 89 mit einem Fehler-Detektorkreis 101 der Servoschaltung und dann über eine Leitung 93 mit einem Uiederverriegelungskreis 91 verbundsn.
Der Spiegel 83 lenkt einen Teil des Lichtes vom Strahl 48 zu einem PhotOdetektor 95, dessen Ausgang über eine Lei-' tung 97 mit den Eingängen.der Fehler-Detektorkreise 99 und 101 verbunden ist. Jeder Fehler-Detektorkreis normiert den Ausgang seines zugehörigen Referenz-Interferometers, um Intensitatsänderungen des Lichtes der Ausgangsstrahlung des Lasers 23 infolge von Beeinträchtigungen des Betriebes des über die Referenz-Interferometer gesteuerten servogetriebenen Abstimm-^^chanismus zu verhindern.
Da das Interferometer 63 die Arbeitsfrequenz des Farbstoff lasers 23 durch Erzeugung eines dieser Frequenz entsprechenden Amplitudensignals rniß^ könnte allein eine Änderung der Intensität des Laserausgangsstrahls eine Amplitudenänderung am Ausgang des Photodetektors 79 hervorrufen, die nicht von einer Amplitudenänderung am Ausgang des
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Photodetektors aufgrund einer Frequenzänderung beim Betrieb des Farbstofflasers zu unterscheiden uäre.
Jeder Fehler-Detektorkreis enthält einen Analog-Vervielfacher/Teiler-Chip, einen Differenz-Verstärker und vier dem Oifferenz-Verstärker und den Licht-Intensitätssignalen auf den Leitungen 80 und 97 zugeordnete Widerstände, um. Amplitudenänderungen, die durch Intensitätsänderungen im Strahlungsueg 33 des Resonators des Flüssigkeitslasers hervorgerufen werden können, zu normieren.
Diese Schaltkreise geuährleisten, daS die Serv/aschleif enverstärkung unabhängig von der Intensität des Laserstrahles .selbst ist. Dies stabilisiert die Seruo-Verstärkungssphleife, so daß die Verstärkung dieser Schleife bei Änderungen der Lichtintensität des Lasers nicht geändert zu werden braucht. ·
Das Referenz-Interferometer 63 hat einen verhältnismäßig kleinen freien Spektralbereich, so daß eine Servo-Verriegelung des Farbstofflasers 23 an einer Seite des Übertragungs-Interferenzbandes dieses Referenz-Interferometers für eine ganz schmale Linienbreite des Ausgangsstrahles 47 sorgt.
Das Servo-Interferometer 81 hat einen freien Spektral-
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bereich, der wesentlich größer ist als dar des Referenz-„Intarferometers 63, Der Farbstofflaser 23 ist also auch an einer Seite eines Übertragungs-interferenzbandes bzw. Interferenzstreifens das Servo-Interferometers verriegelt, uenn.: der Farbstoff laser für einen Betrieb in einer einzelnen Schwingungsart bei einer ausgewählten Frequenz abgestimmt ist. .
Diess Verbindung der beiden Referenz-Interferometer mit dem in einer einzelnen Sehwingungsart bei einer ausge- · wählten Frequenz arbeitenden Farbstofflaser ist in den · Fig. 4 - 6 graphisch verdeutlicht.
Bei der besondirsn, in Fig. 4 veranschaulichten AusführungsfQ5tn mit einem 35" GHz-Bereich könnte der Farbstoffläser ohne Abtastung jeweils bei Frequenzen in Abständen von 21.Q MHz arbeiten, wenn angenommen wird, daß der Farbstofflaser nicht abgetastet wird. In Fig. 4 sind nur einige wenige der 166 möglichen Frequenzen gezeigt,und die Darstellung verdeutlicht auch, wie eine Störung im Farbstofflaser dazu führen kann, daß der Laser einen Schwingungeartsprung von einer ausgewählten Frequenz zu ■liner- anderen Frequenz (Schwingungsart-Sprungfreqüenz) der zugelasgensn Frequenzen für Längsschwingungsarten unter der Verstärkungskurve verursachen kann.
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36.
Bei der besonderen, in Fig. 5 veranschaulichten Ausführungsform besitzt das Referenz-Interferometer einen freien Spektralbereich von 0,5 GHz. Das Interferometer könnte also in dem 35-GHz-Bereich unter der Verstärkungskurve nach Fig. 4 7G Spitzen bereitstellen. Fig. zeigt, wie die Verriegelung auf eine ausgewählte Frequenz durch das erste Referenz-Interferometer wieder auf die Schwingungsart-Sprungfrequenz gebracht werden kann, ohne irgendeine Änderung in der beobachteten Amplitude der Übertragung durch das erste Referenz-Interferometer hervorzurufen. ■
Fig. 6 zeigt eine besondere Ausführungsform der Erfindung, bei welcher der freie Spektralbereich des Servo-Interferometers 81 etwa 10 GHz ist, der für die optische Anordnung besonders günstig liegt. Fig; 6 ist vertikal und maßstabsgleich mitFig. 5 ausgerichtet und verdaut- licht, wie der wesentlich größere freie Spektralbereich des zweiten Interferometers einen Sch'wingungsart-Sprung bewirkt, um sine Änderung bei dem durch das zweite Referenz-Interferometer übertragenen Licht hervorzurufen, die sowohl die Größe als auch die Richtung des Sprunges der Schwingungsart von der gewählten Frequenz anzeigt.
Bei einer besonderen' Ausführung der Erfindung wird ein Interferometer-Typ mit einem konfokalen System verwendet, um diesen freien Spektralbereich zu.erzeugen,
■■■'■-- 22 -
. 0300 50/07 0 0
Ein paralleles Interferometer kann verwendet werden, um einen größeren freien Spektralbereich, beispielsueise-70 GHz, einzustellen*
Beide Referenz-Interferometer haben vorzugsweise ein niedriges bis mittleres Auflösungsvermögen im Bereich von 2 bis 4.
Das in Fig. 2 gezeigten Kurven veranschaulichen die prozentuale Übertragung eines Fabry-Perot-Interferömeters. oder '-Etalon bei verschiedenen Reflexionsgraden (R). Die in Fig. 3 gezeigte Kurve zeigt die über der Frequenz aufgetragene Übertragung in Prozent bei einem vorgegebenen Spiegel-Reflexionsgrad, wobei die Durchlaßbreite etwa ; in Höhe der halben Maximal-Amplitude gemessen wird. ■
Gemäß.Fig. 4 wurde der Farbstofflaser 23 so abgestimmt, daß er in einer einzelnen Schwingungsart bei einer ausgeuählten Frequenz 121 arbeitet.
In diesem Betriebszustand sind der piezoelektrisch angetriebene Spiegel 27 und das galvanometer-getriebene Fenster 41 über die .Schaltungsteile 61, 91, 99, 79, 101, und 59, siehe Fig. 1, gegenüber dem Referenz-Interferometer 63 und dem Servo-Interferometer 81 servo-ver.riegelt. Die ServorUerriegeluhg gegenüber dem Referenz-Interfero-
.;■"■■." "■'" .:: " ν '■-■■■" · - 23 -
030050/0700,
■i .'- -: -: :-: ·- 3013193
■ - 28 - ■
meter ist in Fig. 5 durch den Punkt 123 auf einer Seite eines Übertragungs-Interferenzstreifens 125 veranschaulicht un'd liegt auf einem Gleichstrompegel 130 in der Mitte zwischen der Spitze und dem Tal eines Interferenzstreifens. Eine Frequenzabueichung das Farbstofflasers, die nicht durch eine gesteuerte Frequenzänderung sondern .durch normalen Abtastbetrieb des Abtast-Etalon 49 des Farbstofflasers in einer Richtung erfolgt, ändert die Amplitude des durch das Referenz-Interferometer 63 übertragenen Lichtes. So erhöht ein beispielsweise angenommenes Absinken der Frequenz die Amplitude des durch das Referenz-Interferometer 63 übertragenen Lichtes,um ein über dem durch die Pegellinie 130 dargestellten Null-Punkt liegendes Ausgangssignal zu erzeugen, während eine Frequenzänderung in der anderen Richtung ein unterhalb der Pegellinis 130 liegendes Ausgangssignal erzeugt. Eins stetige, kontinuierliche Frequenzänderung, uie sie durch den normalen Abtastbetrieb des Abtast-Etalon 49 erzeugt wird, führt aber nicht zu einer Amplitudenänderung des Ausgangssignales eines der beiden Referenz-Interferometer, weil.die Schaltkreise 53, 59 und 78 bewirken, daß während dieses Normalbetriebes. das Abtasten der Referenz-Interferometer synchron mit dem Abtast-Etalon erfolgt.
Die Verriegelung des Servo-Interferometers 81 ist durch den Punkt 127 an der Seite eines Übertragungs-Intsrferenz-
- 24 030050/0700
.:■ "■ "■-■ '-■■■·" 3013193
- 2/r -
streifensi 129 in Fig. 6 angezeigt, · der auf einer Gleichstrom-Pegellinie 132 liegt.
Mit der Servo-VörriegelUng am Referenz-Interferometer bei 123,- siehe Fig, -.5,- erzeugt also jede unbeabsichtigte Änderung oder Drift in der Arbeitsfrequenz das Farbstofflasers eine merkliche Änderung der. Amplitude des durch das erste Ref ergfvz^Interf erSiiister 63 übertragenen Lichtes, wegen des. grüß Siren" freien Spektralbereiches des Servo-' Interferometers QT aber nur eine kleine Änderung der Ampli tude des Servö-Int§:fferometers* So ist bei Normalbetrieb und in Abwesenheit einer Störung, die einen Sprung der Schwingungsart iffl Farbstofflaser verursachen könnte, das Referenz-IntscfiSSfnetif S3 Ufibiff Kontrolle und hält die Linien— oder Spektfilfereite d§s Ausgangsstrahls 47 innerhalb ganz enger Grenzen υοη beispielsweise 1 MHz oder weniger. Bei dieSBf normalen Betriebsart des Farbstofflasers lsi Qäs Seruo-InteifefSffieter 81 nicht besonders wichtig, weil das Referenz-Interferometer 63 ein feineres und genauer ansprechendes Regelverhalten besitzt.
Beim Auftreten einer Störung kann aber der Farbstofflasar einen Schwingungssprung mächen von der ausgewählten Frequenz 121 zu irgendeiner der anderen zugelassenen Längsschwingungs-Frequenzen unter der Verstärkungs-kurve 131, siehs Fig. 5 ,und innerhalb irgendeiner stärker einge-
030050/0700
.30-
schränkten Bandbreite, als sie durch das Feiri-Etalon 46 und das doppelbrechende Filter 45 vorgesehen ist. In Abhängigkeit vom Abstand zwischen den möglichen Frequenzen und der Größe des freien Spektralbereiches des Referenz-Interferometers 63 kann also der Farbstofflaser einen Frequenzsprung zu bestimmten möglichen Frequenzen machen und ohne irgendeine wahrnehmbare Änderung in der ■ Amplitude vom Ausgangssignal des Referenz-Interferometers 63 an einer Seite eines Übertragungs-In.terferenzstreifens wieder verriegelt werden. Bei den durch Fig. 4 und 5 ver- . anschaulichten Ausführungsbeispielen schwingt der Farbstofflaser 23 bei Frequenzen in Abständen von 210 MHz vonüinnnder. Es ist deshalb vorstellbar, daS der Farbstofflaser an jedem zweiten Übertragungs-Interferenz— streifen des Referenz-Interferometers 63 verriegeln könnte;, wenn dieses, wie dargestellt, einen freien Spektralbereich von etwa 0,5 GHz hat.
Ein möglicher Sprung der Schwingungsart ist in Fig. 4j 5---."- und 6 veranschaulicht. Dabei hat der Farbstofflaser aufgrund einer Störung einen Frequenz-Sprung von der ausgewählten Frequenz 121 zu einer anderen (Sprung-) Frequenz 133 ausgeführt.
UiB Fig. 5 zeigt, kann diese Sprung-Frequenz 133 an einem" Punkt 135 an einer Seite eines Übertragungs-Interferenz- :
- 2 6 -■"■■
Q30 0 50/07Q0
ORIGINAL
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.3/1·
streifehs137. derart verriegeln, daG am Ausgang des RefeTenz-Interferometers 63 genau die .gleiche Lichtamplitude erscheint uie-bei. einer Verriegelung am Interf erervzstreifen 125 beim Punkt 123.
unter solchen Betriebszuständen kann das Referenz-Interferometer 63 also keinerlei Unterscheidungs- oder Dis- ■ kriminator^Fünktion ausüben, und der Versuch, den Farbstofflaser bei einer ausgewählten Frequenz 121 zu stabilisieren, könnte völlig zunichte gemacht uerden, da ein Frequenzsprung infolge einer Störung unentdeckt bliebe. ·
Dies ist der Punkt, an dem sich die Wichtigkeit und Bedeutung des zusätzlichen Servo-Interferometers 81 zeigt.
UIe in Fig. 6 zu sehen ist, erzeugt sine Verschiebung von der Frequenz 121.zur Frequenz 133 in Fig. .4 eine beträchtliche Änderung inder ömplitude des-durch das Servo-Interferometer 81 übertragenen Lichtes, uie durch die Lage des Punktes 139 In Fig. 6 angezeigt uird. Der Punkt 139 liegt unterhalb des. Pegels 132 und bei der in Fig. 6 gewählten Darstellung rechts vom Bezugspunkt 127.
In diesem Betriebszustand liefert das Interferometer 81 ein Signal zum Ulederverriegelungskreis 91, über welchen das Abtastsystem des Farbstofflasers angehalten und die Servo-Interferometer-Kurv.e rechtzeitig verriegelt wird.
030050/0700
.38-'
Dig Lago des Punktes 139 unterhalb der Linie 127 und innerhalb des in Fig. 6 angezeigten stabilen Bereiches des Servo-Interferometers 81 führt zur Auslösung eines solchen Signales für den Uiederverriegelungskreis, daß eine Steuerung in der durch den Pfeil 151 angezeigten Richtung erfolgt. Wenn ein Frequenzsprung eine Verschiebung zu einem oberhalb der Linie 132 auf der Interferenzstreifen-Kurus liegenden Punkt verursacht hat, würde die angetriebene Servo-Einrichtung eine Steuerung in Richtung des Pfeiles bewirken. Der Wiederverriegelungskreis 91 treibt dann das Galvanometer-Fenster 41 zurück in eine Lage zur Wiedereinstellung der ausgewählten Frequenz 121. Das Servo-Interferometer und der Uiederverriegelungskreis setzen dann mit den, uie oben beschrieben, an dem Referenz-Interferometer 63 und dem Servo-Interferometer 81 servoverriegelten Teilen das Abtastsystem des Farbstofflasers uieder bei der gewählten Frequenz 121 in Betrieb. Bei einer bevorzugten Ausgestaltung und Bemessung der Anordnung erfolgt die Erf-assung eines Frequenz- bzu. Schwingungsartsprunges, die Korrektur und die erneute Inbetriebnahme innerhalb von etwa 10 bis 15 usec.
Ansprüche
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Le erseite

Claims (1)

  1. An s ρ r ü ch e
    1^ Steuereinrichtung mit Referenz-Interferometer zur Erfassung und Steuerung der Arbeitsfrequenz eines Lasers, insbesondere eines Farbstofflasers mit kontinuierlicher Uellenaussendung, gekennzeichnet durch einen Laser-Resonator zur Anregung einer Laserstrahlung in mehreren Schwingungsarten, durch Abstimmmittel zur Erzeugung einer Laserstrahlung in einer einzelnen Schuingungsart bei einer ausgewählten Frequenz, durch ein erstes Referenz-Interferometer (63) mit einem verhältnismäßig kleinen, freien Spektralbereich zur Stabilisierung der Arbeitsfrequenz des Lasers bsi einer verhältnismäßig schmalen Spektralbreite, durch dem ersten Referenz-Interferometer und den Abstimm-Mitteln betrieblich zugeordnete ServO'-Mitter für eine Servo-Verriegelung der Abstimmmittel an einer Seite eines Übertragungs-Int'erferenz-Streifens des ersten Referenz-Interferometars zur Aufrechterhaltung der Laserschwingung auf der aus- ' gewählten Frequenz bei einem von Schwingungssprüngen .im Laser-Resonator hervorrufenden Störungen freien Betrieb, sowie durch ein zweites Referenz-Interferometer (81) mit einem gegenüber dem ersten Referenz-Interferometer wessntlich größeren freien Spektralbereich, wobei das zweite Interferometer dem ersten
    - 29 -
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    Interferometer und den Seruomitteln betrieblich züge-, ordnet ist zur Erkennung eines Schuingungssprunges in dem Laser-Resonator nach Größe und Richtung des t Schuingungssprunges und zur Auslösung der Rückstellung des Lasers au.f die ausgewählte Arbeitsfrequenz.
    •2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und das zweite Referenz-Interferometer (63, 81) außerhalb des Resanatorraums (33)" des Lasers angeordnet sind. _
    3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Laser (23) ein Ringlaser ist.
    4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Referenz-Interferometer (63) einen · freien Spektralbereich von etwa 0,5 GHz und das zweite Referenz-Interferometer (81) einen mehr als 10 mal so großen freien Spektralbereich als das erste Referenz-Interferometer besitzt.
    5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Referenz-Interferometer (81) ein konfokales System besitzt.
    6. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
    '.-■■■- - 30 -. -
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    daß daszueite Referenz-Interferameter (81) ein planparalleles System enthält.
    7. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Licht-Normierungsmittel zur Normierung der AusgangssignalederReferenz-Interferometer (63, 81) bei Änderungen der Intensität des vom Laser erzeugten Lichtes zur.Verhütung einer Beeinträchtigung der
    /den Servomitteln über die Referenz-Interferometer zugeführten Steuersignale durch eine Intensitätsänderung des durch den Laser erzeugten Lichtes.
    8. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, /daß beide Referenz-Interferometer (63, 81) ein geringes Auflösungsvermögen in einem Bereich von 2 bis 4 haben.
    9. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Abtast-Etalon (49) innerhalb des Resonatorraumsdes Lasers, durch Abtastmittel in jedem Referenz-Interferometer (63, 81), durch Abtaststeuerungsmittel zur Erzielung einer synchronen Abtastung sou/ie durch betrieblich mit dem zweiten
    . Referenz-Interferometer (81) verbundene Uiederver-" riegelungsmittel (91) zum Einfrieren der Abtastung bei Erfassung eines Schuingungssprunges bis zu
    - 31 -
    0 30050/07QO
    einer über die Servo-Mittel erfolgenden Rückstellung der Abstimmittel für einen Betrieb bei der ausgewählten, noch unmittelbar vor dem Schwingungssprung abgetasteten Frequenz und zur anschließenden Uiederaufnähme dar Abtastung bei dieser Frequenz.
    10. Verfahren zum Abtasten und Steuern der Arbeitsfrequenz eines 'Lasers, insbesondere eines Farbstofflasers mit einem Hohlraum-Resonator zur Erzeugung von Laserschwingungen in mehreren Schwingungsarten, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlraum-Resonanz auf eine einzelne Schwingungsart bei einer ausgewählten Frequenz' abgestimmt wird, daß die Erzeugung der Laserstrahlung durch eine erste interferometrische Messung in einem verhältnismäßig kleinen freien Spektralbereich und durch eine zweite interferometrische Messung in einen wesentlich größeren freien Spektralbereich überwacht wird, daß die Abstimmung an einer Seite eines Übertragungs-Interferenzstreifens der bei der ersten Messung erzeugten Interferenzen und. auch an einer Seite eines Interferenzstreifens der bei der zweiten Messung erzeugten Interferenzen verriegelt wird, um die Laserstrahlung bei der gewählten Frequenz aufrechtzuerhalten, solange keine Störungen auftreten, die einen Freqtienz- bzw. Schwingungssprung im Hohlraum-Resonator des Lasers hervorrufen, und daß ein Frequenzsprung der Hohlraum-
    030050/0700
    Resonanz des Lasers nach Größe und Richtung durch eine
    Änderung: des Übertragungssignales der zweiten Interferenz-Messung^ erfaßt, die Hohlraum-Resonanz in Abhängigkeit von der Größs und Richtung des durch die zweite
    interferometrische Referenzmessung erfaßten Frsqusnz-. Sprunges wieder abgestimmt wird, um erneut auf die aus- ; gewählte Frequenz einzustellen und zu verriegeln, bevor anschließend die Laserstrahlung bei der ausgewählten Frequenz fortgesetzt wird.
    11. Uerfahr-jn nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Laserstrahlung und die Signale beider interferometrischen Referenzmessungen synchron abgetastet werden, daß der Abtastvorgang beim Auftreten eines Frequenzsprunges unterbrochen wird, wobei gleichzeitig die zweite Interferometer-Kurve für das erneute Abstimmen der Hohlraum-Resonanz des Lasers eingefroren und der Abtastvorgang
    wieder aufgenommen wird, nachdem der Laser wieder in
    seinen Betriebszustand bei der ausgewählten Frequenz
    •zurückgekehrt ist.
    0 30050/07 0 0
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GB (1) GB2050684B (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3119762A1 (de) * 1981-05-18 1982-12-09 Eltro GmbH, Gesellschaft für Strahlungstechnik, 6900 Heidelberg Verfahren und vorrichtung zum messen und regeln von laserstrahlung
US5566197A (en) * 1993-09-02 1996-10-15 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson Tunable gain coupled laser device

Families Citing this family (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5018151A (en) * 1981-05-29 1991-05-21 Seaton Norman T Laser control apparatus and method for frequency offset phase locking and the minimizing of retro-reflection effects
US4687331A (en) * 1982-05-19 1987-08-18 Raytheon Company Ring laser gyroscope
GB2154787B (en) * 1984-01-17 1987-04-01 Standard Telephones Cables Ltd Laser stabilisation circuit
US4606031A (en) * 1984-07-17 1986-08-12 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Device for frequency modulation of a laser output spectrum
GB8420861D0 (en) * 1984-08-16 1984-09-19 Atomic Energy Authority Uk Laser control system
US4807992A (en) * 1986-02-24 1989-02-28 Fuji Photo Film Co., Ltd. Method of detecting semiconductor laser mode hopping and semiconductor laser beam source apparatus
FR2598861A1 (fr) * 1986-05-14 1987-11-20 Centre Nat Rech Scient Laser a impulsions femtosecondes stables.
FR2598815B1 (fr) * 1986-05-14 1988-09-09 Electricite De France Dispositif pour le pilotage et le controle d'un laser continument accordable et spectralement fin, et application a un radar optique pour mesures meteorologiques.
JP2657487B2 (ja) * 1987-03-19 1997-09-24 株式会社小松製作所 レーザの波長制御装置および方法
DE3891284T1 (de) * 1987-07-17 1990-04-26 Komatsu Mfg Co Ltd Laserwellenlaengen-regelvorrichtung
US5081635A (en) * 1987-08-25 1992-01-14 Kabushiki Kaisha Komatsu Seisakusho Apparatus for controlling output from an excimer laser device
EP0336972B1 (de) * 1987-09-26 1994-04-27 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Laseranordnung
US5142543A (en) * 1988-01-27 1992-08-25 Kabushiki Kaisha Komatsu Seisakusho Method and system for controlling narrow-band oscillation excimer laser
US4937448A (en) * 1988-05-26 1990-06-26 Spectra-Physics, Inc. Self-normalizing single-beam laser spectrometer
US4922747A (en) * 1989-02-17 1990-05-08 Spectra-Physics, Inc. Method for the determination of volative components in continuous flow condensed phase sample stream
US5956355A (en) * 1991-04-29 1999-09-21 Massachusetts Institute Of Technology Method and apparatus for performing optical measurements using a rapidly frequency-tuned laser
DE19856549A1 (de) * 1998-12-08 2000-06-15 Daimler Chrysler Ag Meßanordnung zur Ansteuerung und Auswertung von Fasergitter Netzwerken
US7079253B2 (en) * 2003-07-29 2006-07-18 Agilent Technologies, Inc. Tracking of a tunable laser over output discontinuities
US7916764B2 (en) * 2006-10-25 2011-03-29 Coherent, Inc. Output power control for harmonic-generating laser
JP5193732B2 (ja) * 2008-08-07 2013-05-08 富士通株式会社 波長可変レーザモジュール、波長可変レーザ装置、及び、波長可変レーザの制御方法
US20110170117A1 (en) * 2008-09-12 2011-07-14 Nxp B.V. Transducer system
GB2499471B (en) * 2012-06-01 2014-09-10 M Squared Lasers Ltd Method and apparatus for locking and scanning the output frequency from a laser cavity
GB2499472B (en) * 2012-06-01 2016-02-24 M Squared Lasers Ltd Method and apparatus for locking and scanning the output frequency from a laser cavity
CN106159667B (zh) * 2016-08-16 2018-11-20 中国科学院上海光学精密机械研究所 一种双干涉仪的激光稳频系统
CN107579413B (zh) * 2017-09-21 2019-02-26 山西大学 一种扩展全固态连续波单频激光器调谐范围的方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3471803A (en) * 1967-04-28 1969-10-07 Hughes Aircraft Co Laser having a stabilized output spectrum
US3644841A (en) * 1970-05-04 1972-02-22 Bell Telephone Labor Inc Frequency-stabilized single mode ring lasers
US4081765A (en) * 1976-06-03 1978-03-28 Coherent, Inc. Method and apparatus for providing a calibrated scan for a scanning laser
US4092530A (en) * 1976-07-01 1978-05-30 Coherent, Inc. Feedback loop control system employing method and apparatus for stabilizing total loop gain and bandwidth
US4150342A (en) * 1977-07-05 1979-04-17 Coherent, Inc. Method and apparatus for automatically reacquiring a predetermined output radiation frequency in a tunable laser system despite momentary perturbations of laser oscillation
US4194168A (en) * 1977-11-25 1980-03-18 Spectra-Physics, Inc. Unidirectional ring laser apparatus and method

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3977788A (en) * 1975-09-04 1976-08-31 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Interferometer stabilizer
US4165183A (en) * 1977-08-26 1979-08-21 The United States Of America As Represented By The Secretary Of Commerce Fringe counting interferometric system for high accuracy measurements

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3471803A (en) * 1967-04-28 1969-10-07 Hughes Aircraft Co Laser having a stabilized output spectrum
US3644841A (en) * 1970-05-04 1972-02-22 Bell Telephone Labor Inc Frequency-stabilized single mode ring lasers
US4081765A (en) * 1976-06-03 1978-03-28 Coherent, Inc. Method and apparatus for providing a calibrated scan for a scanning laser
US4092530A (en) * 1976-07-01 1978-05-30 Coherent, Inc. Feedback loop control system employing method and apparatus for stabilizing total loop gain and bandwidth
US4150342A (en) * 1977-07-05 1979-04-17 Coherent, Inc. Method and apparatus for automatically reacquiring a predetermined output radiation frequency in a tunable laser system despite momentary perturbations of laser oscillation
US4194168A (en) * 1977-11-25 1980-03-18 Spectra-Physics, Inc. Unidirectional ring laser apparatus and method

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3119762A1 (de) * 1981-05-18 1982-12-09 Eltro GmbH, Gesellschaft für Strahlungstechnik, 6900 Heidelberg Verfahren und vorrichtung zum messen und regeln von laserstrahlung
US5566197A (en) * 1993-09-02 1996-10-15 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson Tunable gain coupled laser device

Also Published As

Publication number Publication date
GB2050684A (en) 1981-01-07
DE3019193C2 (de) 1989-11-30
JPS6237893B2 (de) 1987-08-14
US4272734A (en) 1981-06-09
GB2050684B (en) 1983-03-23
JPS55158688A (en) 1980-12-10

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