DE3143056C2 - Waveguide laser with intensity modulation - Google Patents
Waveguide laser with intensity modulationInfo
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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
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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
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Claims (3)
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DE19813143056 DE3143056C2 (en) | 1981-10-30 | 1981-10-30 | Waveguide laser with intensity modulation |
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DE19813143056 DE3143056C2 (en) | 1981-10-30 | 1981-10-30 | Waveguide laser with intensity modulation |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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DE3143056A1 DE3143056A1 (en) | 1983-05-19 |
DE3143056C2 true DE3143056C2 (en) | 1984-01-26 |
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ID=6145185
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19813143056 Expired DE3143056C2 (en) | 1981-10-30 | 1981-10-30 | Waveguide laser with intensity modulation |
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Families Citing this family (1)
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DE3125544C2 (en) * | 1981-06-29 | 1984-03-08 | Messerschmitt-Bölkow-Blohm GmbH, 8000 München | Stable optical resonator for lasers |
-
1981
- 1981-10-30 DE DE19813143056 patent/DE3143056C2/en not_active Expired
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