DE3143056C2 - Waveguide laser with intensity modulation - Google Patents

Waveguide laser with intensity modulation

Info

Publication number
DE3143056C2
DE3143056C2 DE19813143056 DE3143056A DE3143056C2 DE 3143056 C2 DE3143056 C2 DE 3143056C2 DE 19813143056 DE19813143056 DE 19813143056 DE 3143056 A DE3143056 A DE 3143056A DE 3143056 C2 DE3143056 C2 DE 3143056C2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
resonator
laser
laser radiation
frequency
amplitude
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
DE19813143056
Other languages
German (de)
Other versions
DE3143056A1 (en
Inventor
Konrad Dipl.-Phys. Dr. 8000 München Altmann
Ernst Dipl.-Phys. Dr. 8175 Greiling Lill
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Airbus Defence and Space GmbH
Original Assignee
Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Messerschmitt Bolkow Blohm AG filed Critical Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Priority to DE19813143056 priority Critical patent/DE3143056C2/en
Publication of DE3143056A1 publication Critical patent/DE3143056A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE3143056C2 publication Critical patent/DE3143056C2/en
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/13Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude
    • H01S3/139Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude by controlling the mutual position or the reflecting properties of the reflectors of the cavity, e.g. by controlling the cavity length
    • H01S3/1394Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude by controlling the mutual position or the reflecting properties of the reflectors of the cavity, e.g. by controlling the cavity length by using an active reference, e.g. second laser, klystron or other standard frequency source

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Lasers (AREA)

Abstract

Einem Laser mit Intensitätsmodulation aufgrund spontaner Kopplung transversaler Moden ist ein Regelkreis zur Stabilisierung von Frequenz und/oder Amplitude der Laserstrahlung zugeordnet. Dieser Regelkreis umfaßt einen hochstabilisierten Oszillator und eine Vergleichsschaltung zum Vergleich der Laserstrahlung mit dem Oszillatorausgangssignal zwecks Erzeugung eines Regelsignals. Das Regelsignal wirkt auf den Laserresonator ein, um einen oder mehrere von dessen Parametern im Sinne einer Anpassung der Laserstrahlung an das Oszillatorausgangssignal zu beeinflussen.A control loop for stabilizing the frequency and / or amplitude of the laser radiation is assigned to a laser with intensity modulation due to spontaneous coupling of transverse modes. This control loop comprises a highly stabilized oscillator and a comparison circuit for comparing the laser radiation with the oscillator output signal in order to generate a control signal. The control signal acts on the laser resonator in order to influence one or more of its parameters in the sense of adapting the laser radiation to the oscillator output signal.

Description

2525th

3030th

Die Erfindung betrifft einen Wellenleiterlaser mit Intensitätsmodulation durch spontane Kopplung transversaler Moden und mit Einrichtungen zur gezielten Änderung der optischen und geometnschen Parameter des Systems Resonator und aktive., Medium zwecks Steuerung der Frequenzdifferenzen der transversalen Mode«.The invention relates to a waveguide laser with intensity modulation by spontaneous coupling of transversal ones Modes and with devices for the targeted change of the optical and geometrical parameters of the system resonator and active., medium for the purpose of controlling the frequency differences of the transversal Fashion".

Aus den Druckschriften »Proceedings of the IEEE« Bd. 53 (1965), Nr. 6, Seite 638 und Bd. 56 (1968), Nr. 3, Seiten 333-335, sind einerseits Laser mit Kopplung Iongitudinaler Moden und mit einem Regelkreis zur Stabilisierung der Frequenz der Laserstrahlung bekanntgeworden und andererseits Laser mit spontaner Kopplung transversaler Moden und entsprechender intensiiäiäTnodüiation bekannt Eine technologische Nutzung dieser spontanen Kopplung der transversalen Moden wird jedoch nicht nahegelegt da man sich diese theoretisch nicht erklären konnte. Erst in der zur älteren Anmeldung P 3125 544.2-33 gehörigen DE-OS 31 25 544 wird eine Möglichkeit dieser technologischen Nutzung aufgezeigt, indem ein stabiler optischer Resonator mit mindestens einem zur Laserstrahlauskopplung durchlässigen Spiegel so ausgebildet wird, daß dieser Spiegel nur an bestimmten Stellen und kleinen Bereichen durchlässig ist und dadurch eine wesentlicheFrom the publications "Proceedings of the IEEE" Vol. 53 (1965), No. 6, page 638 and Vol. 56 (1968), No. 3, Pages 333-335, on the one hand, are lasers with coupling of longitudinal modes and with a control loop for Stabilization of the frequency of laser radiation became known and on the other hand laser with spontaneous Coupling of transversal modes and the corresponding intensiiiäTnodüiation known a technological Use of this spontaneous coupling of the transversal modes is not suggested, however, since this is the case theoretically could not explain. Only in the DE-OS belonging to the earlier application P 3125 544.2-33 31 25 544 a possibility of this technological use is shown by adding a more stable optical Resonator with at least one mirror which is transparent for coupling out the laser beam is designed in such a way that this mirror is only permeable in certain places and small areas and is therefore an essential one

-*-MÜ5UHg CJ'ilCr gCpüi SbCTi- * - MÜ5UHg CJ'ilCr gCpüi SbCTi

Laserstrahlung erreicht wird.Laser radiation is achieved.

Auf diesen letztgenannten Maßnahmen baut die vorliegende Erfindung auf. Hier ist die Intensität der &o Laserstrahlung beim Auftreten von mindestens zwei transversalen Moden lokal moduliert. Diese Modulation kann sinusförmigen Verlauf besitzen oder bei Wechselwirkung sehr vieler Moden pulsförmig sein. Die Pulsmodulation kann als Überlagerung von Sinusschwingungen unterschiedlicher Frequenz, Amplitude und Phase (Fourier-Reihe) angesehen und experimentell nachgewiesen werden. Durch gezielte Wahl und Frequenzvergleich der zu stabilisierenden Laserstrahlung mit der Frequenz eines hochstabilisierten Laserosziilators.The present invention is based on these last-mentioned measures. Here is the intensity of the & o Laser radiation is locally modulated when at least two transverse modes occur. This modulation can have a sinusoidal shape or with interaction very many modes be pulse-shaped. The pulse modulation can be used as a superposition of sinusoidal oscillations different frequency, amplitude and phase (Fourier series) viewed and experimentally be detected. Through targeted selection and frequency comparison of the laser radiation to be stabilized with the frequency of a highly stabilized laser oscillator.

Einsatz von hochauflösenden Etalons zeitlich variabler Transmission,Use of high-resolution etalons with time-variable transmission,

3. Absorptionsverhalten scnmalbandig absorbierender Medien.3. Absorption behavior of narrow-band absorbent Media.

Aus den Verfahren resultiert ein Steuersignal, mit dem, meist mittels Piezoelementen, die Parameter des Laserresonators, wie z. B. Resonatorlänge, Gitterstellung oder Etaloneinstellung optimiert werden.The method results in a control signal with which, mostly by means of piezo elements, the parameters of the Laser resonators such. B. resonator length, grid position or etalon setting can be optimized.

Die Amplitudenstabilisierung bezog sich auf Langzeitschwankungen und Kurzzeit-Fluktuationen. Langzeitinstabilitäten wurden durch Regelkreise kompensiert die den Pumpmechanismus des Lasermediums in Abhängigkeit von der Strahlungsintensität beeinflussen. Die Ansprechzeit dieser Methode beträgt ca. ΙΟ"4 s.Zur Kompensation von Kurzzeitschwankungen (Ansprechzeit ca. 10"6 s) wurde eine resonatorexu rne Pockelszel-Ie eingesetzt die jedoch, je nach Eigenstabilität des Lasers, Intensitätsverluste von ca. 30% verursachte.The amplitude stabilization related to long-term fluctuations and short-term fluctuations. Long-term instabilities were compensated by control loops that influence the pumping mechanism of the laser medium depending on the radiation intensity. The response time of this method is approximately ΙΟ "4 s.Zur compensation of short-term fluctuations (response time is about 10" 6 s) a resonatorexu rne Pockelszel-Ie was used which, however, caused, depending on the intrinsic stability of the laser intensity losses of about 30%.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs beschriebenen Zusammenhänge der spontanen Kopplung transversaler Moden und deren Beeinflußbarkeit zur Erzeugung stabilisierter, intensitätsmodulierter Laserstrahlung so zu nutzen, daß bei dem gattungsgemäßen Laser die Stabilität von Modulationsfrequenz und -amplitude weiter verbessert wird. The invention is based on the object of the initially described relationships between the spontaneous Coupling of transversal modes and their ability to be influenced to generate stabilized, intensity-modulated To use laser radiation in such a way that the stability of the modulation frequency and amplitude is further improved in the case of the generic laser.

Ein Ausführungsbeispiei des erfindungsgemäßen Wellenleiterlasers mit einem Regelkreis zur Stabilisierung von Frequenz und/oder Amplitude der Laserstrahlung wird nachfolgend anhand beigefügter Schemazeichnung näher erläutert Aufgrund der Wechselwirkung transversaler Moden ist die IntensitätsverteilungAn Ausführungsbeispiei of the invention Waveguide laser with a control loop to stabilize the frequency and / or amplitude of the laser radiation is explained in more detail below with reference to the attached schematic drawing due to the interaction of transverse modes is the intensity distribution

einzelne Bereich weist eine charakteristische Intensitätsmodulation (im einfachsten Fall sinusförmig) bestimmter Frequenz Vm1- (Lokalisierung und Modulation des optischen Trägers führt zu der Bezeichnung Va/ bzw. Avt/-) mit der Bandbreite Av^ auf. Der teildurchlässige Spiegel 1 lenkt einen Bruchteil dieser Strahlung auf den Detektor 2, dessen elektrisches Signal durch den Verstärker 3 verstärkt wird. Eine Regelungseinheit 4 (die Regelung kann beispielsweise mittels Phasenvergleich, i. e. durch eine Phase-Lock-Loop-Schaltung, PLL, erfolgen) vergleicht das Detektorsignalindividual area has a characteristic intensity modulation (sinusoidal in the simplest case) of a certain frequency Vm 1 - (localization and modulation of the optical carrier leads to the designation Va / or Avt / -) with the bandwidth Av ^ . The partially transparent mirror 1 directs a fraction of this radiation onto the detector 2, the electrical signal of which is amplified by the amplifier 3. A control unit 4 (the control can for example take place by means of phase comparison, ie by a phase lock loop circuit, PLL) compares the detector signal

mit dem Signal eines hochstabilisierten Oszillators 5 (Mittenfrequenzdes Oszillators vou&ul· Avi,{->vou <nf + Avnf-, Bandbreite <dNns,< 10 Hz). Der Oszillator 5 kann ein Quarzoszillator sein, jedoch sind auch andere »Frequenzslandards« geeignet- Eine Abweichung von Vm1- vom Sollwert vou führt zu einem Regelsignal, das durch 6 verstärkt wird und einen oder mehrere Parameter des Laserresonators 7 verändert Diese Veränderung . kann beispielsweise, ohne Beschränkung auf ditses spezielle Vorgehen, eine Variation der Resonatorlange und/oder der Spiegeleinstellungen bzw. der Spiegeloberflächen sein, die z. B. durch ein Piezoelement 8 erfolgt. Dadurch ist eüie:Frequenzkonstanz von vm1- von wenigen Hz möglich.with the signal of a highly stabilized oscillator 5 (center frequency of the oscillator vou & ul · - Avi, {-> vou <nf + Avnf-, bandwidth <dN ns , < 10 Hz). The oscillator 5 can be a quartz oscillator, but other "frequency landards" are also suitable. A deviation of Vm 1 - from the setpoint vou leads to a control signal that is amplified by 6 and changes one or more parameters of the laser resonator 7. This change. can for example, without limitation to ditses special procedure, be a variation of the resonator length and / or the mirror settings or the mirror surfaces, the z. B. is carried out by a piezo element 8. As a result, eüie: frequency constancy of vm 1 - of a few Hz is possible.

Die Vorteile der Erfindung gegenüber den bisherjgen Methoden liegen in der Tatsache, daß mit einem Bruchteil des bislang notwendigen technischen Aufwands eine gleich gute oder erheblich bessere Stabilisierung der Laserstrahlung hinsichtlich der Frequenz und Amplitude erreicht wird.The advantages of the invention over the previous methods reside in the fact that with a A fraction of the previously necessary technical effort is equally good or considerably better Stabilization of the laser radiation in terms of frequency and amplitude is achieved.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

.'•4.. '• 4.

15 'i 15 'i

Claims (3)

"'_'.,',' '.'■"' ^Patentansprüche:"'_'., ',' '.' ■" '^ Claims: Λ. WeTIenieiterIaser mit Intensitätsmodulation durch spontane Kopplung transversaler Moden und \ 'τηίί Einnphiunjonr zur gezielten Änderung der '\ '■,optischen und geometrischen Parameter des Systems Resonator und' aktives Medium zwecks . 'Steuerung der Frequenzdifferenzen der transversalen Moden, gekennzeichnet durch einen Regelkreis zur Stabilisierung von Frequenz und/oder Amplitude der Laserstrahlung, welcher Regelkreis einen hochstabilisierten Oszillator (5) sowie eine Vergleichsschaltung (4) zum Vergleich der Laserstrahlung mit dem Oszillatorausgangssignal zwecks Erzeugung eines Regelsignals aufweist und durch von dem Regelsignal beaufschlagte !Einrichtungen (8) zum Einwirken auf einen oder mehrere der Parameter des Laserresonators (7) irr Sinne einer Anpassung der Laserstrahlung an das OszillatorausgangssignaL Λ. WeTIenieiterIaser order with intensity modulation by spontaneous coupling of transversal modes and \ 'τηίί Einnphiunjonr change for the targeted the' \ '■, optical and geometrical parameters of the system resonator and' active medium. '' Control of the frequency differences of the transversal modes, characterized by a control circuit for stabilizing the frequency and / or amplitude of the laser radiation, which control circuit has a highly stabilized oscillator (5) and a comparison circuit (4) for comparing the laser radiation with the oscillator output signal in order to generate a control signal and by means (8) acted upon by the control signal for acting on one or more of the parameters of the laser resonator (7) for the purpose of adapting the laser radiation to the oscillator output signal 2. Laser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er ein TEA-Laser ist2. Laser according to claim 1, characterized in that it is a TEA laser 3. Laser nach Anspruch 1 oder Z gekennzeichnet durch ein von dem Regelsignal beaufschlagtes, die Resonatorgeometrie beeinflussendes Piezoelemeni (8)3. Laser according to claim 1 or Z, characterized by one acted upon by the control signal, the Piezo elements influencing resonator geometry (8) Einstellung der Parameter des Laserresonators (Rohrdurchmesser, verkippte Spiegel Änderung der Resonatorlänge, Verformung des Resonators, Wahl von Spiegeln unterschiedlicher lokaler Reflexion etc.) können Modulationsart, Frequenz sowie Amplitude in weiten Grenzen bestimmt werden. 'Außerdem ist experimentell erwiesen, daß die Intensitätsmodulation bezüglich der o. g. Eigenschaffen extrem empfindlich auf geringste Verände;-ungen des Resonators reagiertSetting the parameters of the laser resonator (tube diameter, tilted mirror, changing the resonator length, Deformation of the resonator, choice of mirrors with different local reflections etc.) Modulation type, frequency and amplitude can be determined within wide limits. 'Besides, is it has been experimentally proven that the intensity modulation with respect to the above. Properties extremely sensitive to the slightest changes in the resonator ίο Für eine Vielzahl von naturwissenschaftlich technischen Anwendungen ist eine hohe Frequenz- and Amplitudenstabilität der eingesetzten Laserstrahlung unerläßlich. Da die eingangs geschilderten Vorgänge der spontanen Kopplung transversaler Moden und deren technische Nutzung zwecks Erzeugung intensitrtsmoiulierter Laserstrahlung nicht bekannt waren, mußte man bisher additive Maßnahmen (resonatorintern und resonatorextern) zur Intensitätsmodulation der Laserstrahlung einsetzen. Die Frequenzstabilisierung wurde dabei in den meisten Fällen unter Verwendung der drei folgenden Methoden angestrebt:ίο For a variety of science-technical Applications is a high frequency and amplitude stability of the laser radiation used indispensable. Since the processes of the spontaneous coupling of transversal modes and their technical use for the purpose of generating intensitrtsmoiulated Laser radiation were not known, one had to previously additive measures (inside the resonator and resonator-external) to modulate the intensity of the laser radiation. The frequency stabilization In most cases, the aim was to use the following three methods:
DE19813143056 1981-10-30 1981-10-30 Waveguide laser with intensity modulation Expired DE3143056C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19813143056 DE3143056C2 (en) 1981-10-30 1981-10-30 Waveguide laser with intensity modulation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19813143056 DE3143056C2 (en) 1981-10-30 1981-10-30 Waveguide laser with intensity modulation

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE3143056A1 DE3143056A1 (en) 1983-05-19
DE3143056C2 true DE3143056C2 (en) 1984-01-26

Family

ID=6145185

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19813143056 Expired DE3143056C2 (en) 1981-10-30 1981-10-30 Waveguide laser with intensity modulation

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE3143056C2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3144805C2 (en) * 1981-11-11 1986-09-11 Messerschmitt-Bölkow-Blohm GmbH, 8012 Ottobrunn Process for measuring relative movements by means of laser radiation according to the Doppler radar principle

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3125544C2 (en) * 1981-06-29 1984-03-08 Messerschmitt-Bölkow-Blohm GmbH, 8000 München Stable optical resonator for lasers

Also Published As

Publication number Publication date
DE3143056A1 (en) 1983-05-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69620962T2 (en) Wavelength-tunable laser light source using a compound resonator with a semiconductor laser
DE68913192T2 (en) LASER FREQUENCY CONTROL.
DE69404190T2 (en) Frequency stabilization method for semiconductor lasers and frequency-stabilized light source
DE69404129T2 (en) STABILIZATION OF A FASHION COUPLED FIBER RING LASER
DE69113100T2 (en) Monofrequency laser.
DE69226365T2 (en) TEMPERATURE COMPENSATION FOR LIQUID CRYSTAL ETALON FILTER
DE3706635C2 (en)
DE69500533T2 (en) Process for generating ultra-short optical pulses
DE2260838A1 (en) FREQUENCY STABILIZED LASER SYSTEM
DE3143056C2 (en) Waveguide laser with intensity modulation
DE19962047A1 (en) Device for stabilizing the dynamic response of laser systems, regulates fraction of the laser output signal by active feedback and feeding it to the laser input and keeping the laser output power constant
DE3819333A1 (en) LASER ARRANGEMENT WITH HIGH FREQUENCY AND INTENSITY STABILITY OF LASER RADIATION
DE19620594A1 (en) Resonator for electromagnetic waves with a stabilizing device and method for stabilizing the resonator length
DE4309926A1 (en) Power output control method for laser system - using variable time delay between stimulation of laser oscillator and stimulation of laser amplifier
EP1393418B1 (en) Method and device for regulating the centre wavelength of a laser, especially a semiconductor laser
DE10052461A1 (en) Method and device for generating laser light
DE102023103793B3 (en) Method for frequency stabilization of a Q-switched narrowband laser and laser arrangement for carrying out the method
DE102017131244B3 (en) Method and device for producing stabilized, pulsed laser radiation
DE69613709T2 (en) frequency synthesizer
DE3782701T2 (en) SEMICONDUCTOR LASER.
DE69422308T2 (en) Frequency stabilization method for semiconductor lasers and frequency-stabilized light source
DE102016108282B4 (en) Laser system with superposition of temporally or spatially separate laser pulses
DE102022104383B3 (en) Laser arrangement and procedure for commissioning
DE2537569C2 (en) Operating method for a modulatable semiconductor laser and arrangement for carrying out the method
DE10339210A1 (en) Laser resonator and frequency-converted laser

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
D2 Grant after examination
8364 No opposition during term of opposition
8320 Willingness to grant licences declared (paragraph 23)
8339 Ceased/non-payment of the annual fee
8327 Change in the person/name/address of the patent owner

Owner name: DEUTSCHE AEROSPACE AG, 80804 MUENCHEN, DE