DE4139865C2 - Tunable two-wavelength laser for super heterodyne interferometers - Google Patents
Tunable two-wavelength laser for super heterodyne interferometersInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen abstimmbaren Zwei-Wellenlängen-Laser gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a tunable two-wavelength laser according to the preamble of claim 1.
Ein solcher Laser ist aus der EP 0 443 902 A2 bekannt. Zum Aufbau von absolutmessenden Superheterodyn-Interferometern werden Laserlichtquellen benötigt, welche einerseits eine möglichst geringe Linienbreite aufweisen, andererseits zwei unterschiedliche Laser-Wellen längen erzeugen, welche in ihrer Frequenz um ca. 0-30 GHz gegenein ander verstimmt werden können, so daß bei deren Überlagerung eine synthe tische Wellenlänge entsteht, deren Wellenlänge zwischen 1 cm und nahezu unendlich abgestimmt werden kann.Such a laser is known from EP 0 443 902 A2. To build absolute measuring super heterodyne interferometers Laser light sources required, which on the one hand have the lowest possible Line width, on the other hand, two different laser waves generate lengths, which differ in frequency by about 0-30 GHz other can be detuned, so that when they are superimposed a synthe table wavelength arises, the wavelength between 1 cm and almost can be tuned infinitely.
Aus der US 4 504 950 ist es bekannt, zur Frequenzabstimmung einen Luftspalt zu verwenden, welcher im Winkel zur optischen Achse liegt und in seiner Ausdehnung variiert werden kann.From US 4,504,950 it is known to close an air gap for frequency tuning use which is at an angle to the optical axis and in its extent can be varied.
Aus der DD 123 498 ist ein Laserspiegel zur Modenreflektion bekannt, der aus zwei für die Laserstrahlung durchlässigen breitförmigen Körpern besteht, die einen Spalt einschließen, der im Brewsterwinkel zur Laserstrahlung steht und in seiner Ausdehnung variiert werden kann.DD 123 498 is a laser mirror for Mode reflection is known, which consists of two broad-shaped transparent to the laser radiation Bodies exist that enclose a gap that at the Brewster angle to Laser radiation is available and its extent can be varied.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein System eines Festkörper lasers der eingangs genannten Art aufzuzeigen, welches, aufgebaut als halbleiterlaserdiodengepumpter Festkörperlaser, einerseits äußerst kompakt ist, andererseits eine geringe Linienbreite aufweist, drittens dessen wesentliche Eigenschaften ist, zwei senkrecht zueinander polarisierte Strahlen zu erzeugen, welche in ihrer Frequenz um den gesamten Bereich von 0-30 GHz gegeneinander verstimmt werden können.The object of the present invention is a system of a solid body to show lasers of the type mentioned, which, constructed as semiconductor laser-pumped solid-state laser, on the one hand extremely compact thirdly, has a narrow line width essential properties is two polarized perpendicular to each other To generate beams which have a frequency around the entire range of 0-30 GHz can be detuned against each other.
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 aufgezeigten Maßnahmen gelöst. Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung beschrieben wird.This object is achieved by the measures indicated in claim 1. Further details of the invention emerge from the subclaims and the description in which an embodiment with reference to the drawing is described.
Das hier vorgestellte System basiert auf den Einfrequenz-Lasern aufgrund der kurzen Absorptionslänge, wie sie z. B. von Kintz and Baer in "IEEE J. QE, Vol. 26, No. 9, Sept. 1990, pp 1457-1459" beschrieben werden. Hierbei müssen das Lasermaterial (z. B. Nd: YVO₄) bzw. die Dotierung und die Pumpleitung so gewählt werden, daß die Ausbildung nur einer longi tudinalen Mode gewährleistet ist. Jedoch muß berücksichtigt werden, daß die Absorptionslänge ausreichend groß ist, um eine Verstimmung um 30 GHz ohne Modensprünge zuzulassen. Die geringe Laserlinienbreite wird durch einen quasimonolithischen Aufbau hoher mecha nischer Stabilität erreicht. The system presented here is based on the single-frequency lasers the short absorption length, as z. B. by Kintz and Baer in "IEEE J. QE, Vol. 26, No. 9, Sept. 1990, pp 1457-1459 ". The laser material (eg Nd: YVO₄) or the doping and the pump line are chosen so that the formation of only one longi tudinal fashion is guaranteed. However it must be taken into account that the absorption length is sufficiently long, to allow a detuning around 30 GHz without fashion jumps. The minor Laser line width is due to a quasi-monolithic structure high mecha stability achieved.
Der Aufbau eines derartigen Lasers, welcher zwei senkrecht zueinander polarisierte Strahlen emittiert, ist in Zeichnung 1 gezeigt. Ein geeig neter Laserkristall von ursprünglich quaderförmiger Gestalt wird unter einem Winkel α bezüglich der optischen Achse [α = (90°-Brewster winkel)] geschnitten.The construction of such a laser, which two perpendicular to each other Polarized rays emitted is shown in drawing 1. A suitable Neter laser crystal of originally cuboid shape is under an angle α with respect to the optical axis [α = (90 ° -Brewster angle)] cut.
Die Fläche 1 ist als Einkoppelspiegel eines herkömmlichen Lasers aus gebildet (hochtransmittierend für die Pumpwellenlänge und hochreflektie rend für die Laserwellenlänge) und bildet den Spiegel, welcher beiden Teilstrahlen gemein ist. An der ersten Schnittfläche 2 wird aufgrund des Brewsterwinkels ein Teil der Strahlung zu 100% parallel zur Einfalls ebene polarisiert und zur Fläche 3 abgelenkt, welche, ebenso wie die Fläche 4, teilreflektierend für die Laserstrahlung beschichtet ist.The area 1 is formed as a coupling mirror of a conventional laser (highly transmissive for the pump wavelength and highly reflective for the laser wavelength) and forms the mirror which is common to both partial beams. At the first cut surface 2 , part of the radiation is polarized 100% parallel to the plane of incidence and deflected to the surface 3 due to the Brewster angle, which, like the surface 4 , is partially reflective for the laser radiation.
Dieser Teilstrahl bildet den Anteil der Laserstrahlung, welcher in seiner Frequenz fest ist und somit als absoluter Frequenzmaßstab dienen kann. Eine Abstimmung dieser Frequenz kann beispielsweise durch Erwär mung des Kristallstückes erreicht werden.This partial beam forms the portion of the laser radiation which is in its frequency is fixed and thus serve as an absolute frequency standard can. A tuning of this frequency can, for example, by heating tion of the crystal piece can be achieved.
Der Restanteil der Laserstrahlung durchtritt die Schnittflächen 2 und wird an der Fläche 4 reflektiert, wobei senkrecht hierzu im zweiten Prisma erzeugten Strahlung an der zweiten Schnittfläche zum Luftspalt in Richtung der Fläche 5 reflektiert wird. Eine Mode kann sich zwischen Fläche 5 und Fläche 4 jedoch nicht ausbilden, da Fläche 5 keine Spiegelbeschichtung aufweist. Durch eine Variation des Luftspaltes, der von den Schnittflächen 2 begrenzt wird, kann die Resonatorlänge für den beide Prismen durchlaufenden Teilstrahl variiert und somit auch dessen Frequenz verändert werden.The remaining portion of the laser radiation passes through the cut surfaces 2 and is reflected on the surface 4 , with radiation generated in the second prism perpendicular to this being reflected on the second cut surface towards the air gap in the direction of the surface 5 . However, a fashion cannot develop between surface 5 and surface 4 , since surface 5 has no mirror coating. By varying the air gap, which is delimited by the cut surfaces 2 , the resonator length for the partial beam passing through both prisms can be varied and thus its frequency can also be changed.
Somit stehen zwei senkrecht zueinander polarisierte Teilstrahlen zur Verfü gung, die gegeneinander verstimmt und auf eine absolute Frequenz abgestimmt werden können. Thus, two partial beams polarized perpendicular to each other are available that detune each other and to an absolute frequency can be coordinated.
Die Variation des Luftspaltes kann zum einem durch piezoelektrische Stellglieder erfolgen, zum anderen können Polymerfolien, wie in der DE 40 39 455 A1 beschrieben, oder flexible Kleber Anwendung finden. Letztere zeichnen sich durch eine hohe Haftfestigkeit, hohe Flexibi lität, hohe thermische Ausdehnung und elektrische Leitfähigkeit aus, so daß eine ohmsche Heizung der Klebeschicht zur Abstimmung benutzt werden kann.The variation of the air gap can on the one hand by piezoelectric Actuators take place, on the other hand polymer films, as described in DE 40 39 455 A1, or flexible adhesives can be used. The latter are characterized by high adhesive strength, high flexibility high thermal expansion and electrical conductivity, so that an ohmic heater uses the adhesive layer for tuning can be.
Ein derartiger Aufbau zeichnet sich durch hohe mechanische Stabilität aus, was geringe Linienbreiten mit sich bringt.Such a structure is characterized by high mechanical stability from what brings small line widths with it.
Claims (5)
- - das laseraktive Medium ein Einfrequenz-Laserkristall ist, der mit einem Halbleiterlaser gepumpt wird,
- - der Laserkristall aus zwei Teilen besteht, die einen Luftspalt ein schließen, der unter dem Komplementwinkel des Brewsterwinkels des laseraktiven Mediums bezüglich der optischen Achse des Laserresona tors verläuft,
- - die Breite des Luftspaltes veränderbar ist, wodurch die Frequenz der einen Teilmode verstimmt werden kann.
- the laser-active medium is a single-frequency laser crystal that is pumped with a semiconductor laser,
- the laser crystal consists of two parts which include an air gap which runs at the complement angle of the Brewster angle of the laser-active medium with respect to the optical axis of the laser resonator,
- - The width of the air gap can be changed, whereby the frequency of a partial mode can be detuned.
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DE19914139865 DE4139865C2 (en) | 1991-12-03 | 1991-12-03 | Tunable two-wavelength laser for super heterodyne interferometers |
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DE4139865A1 DE4139865A1 (en) | 1993-06-09 |
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DE19914139865 Expired - Fee Related DE4139865C2 (en) | 1991-12-03 | 1991-12-03 | Tunable two-wavelength laser for super heterodyne interferometers |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE4039455A1 (en) * | 1990-12-11 | 1992-06-17 | Messerschmitt Boelkow Blohm | Solid body laser - comprising microcrystal laser resonator and separate mirror |
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1991
- 1991-12-03 DE DE19914139865 patent/DE4139865C2/en not_active Expired - Fee Related
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