RU2014691C1

RU2014691C1 - Method of determination of gain factor in multimodule lasers

Info

Publication number: RU2014691C1
Authority: RU
Inventors: В.Н. Антипов; И.Ф. Буханова; В.М. Журавель; С.Ф. Иванов
Original assignee: Антипов Владимир Николаевич; Буханова Ирина Федоровна; Журавель Виталий Мануилович; Иванов Сергей Федорович
Priority date: 1991-05-27
Filing date: 1991-05-27
Publication date: 1994-06-15

Abstract

FIELD: quantum electronics. SUBSTANCE: in compliance with method directed radiation is generated on to spectral device where decomposition of it into spectral components is conducted. Intensities of separate spectral components are recorded and gain factors of each line of spectrum are found. EFFECT: simplified approach, improved authenticity of determination. 1 dwg

Description

Изобретение относится к квантовой электронике и может быть применен в работах по исследованию многоканальных лазеров и оптимизации параметров установки. The invention relates to quantum electronics and can be applied in studies of multichannel lasers and optimization of installation parameters.

Известен способ измерения коэффициента усиления, основанный на просвечивании активной среды исследуемого лазера излучением вспомогательного зондирующего лазера. Излучение зондирующего лазера настраивают на отдельные переходы и определяют мощность или интенсивность прошедшего через активную среду излучения при создании в ней инверсной заселенности и без нее. По отношению сигналов находится величина коэффициента усиления. Для реализации способа необходимо иметь информацию о длине резонатора в активной зоне. В случаях волноводного лазера данная методика сталкивается со значительными трудностями, так как длина канала, в котором происходит усиление, не известна. Кроме того, в случае многоканальных лазеров технически сложно просветить сразу все каналы. Все это приводит либо к большой погрешности в определении коэффициента усиления, либо к увеличению общего времени измерения. A known method of measuring the gain, based on the transmission of the active medium of the laser under study by radiation of an auxiliary probe laser. The radiation from the probe laser is tuned to individual transitions and the power or intensity of the radiation transmitted through the active medium is determined when an inverse population is created in it and without it. The ratio of the signals is the value of the gain. To implement the method, it is necessary to have information about the length of the resonator in the core. In cases of a waveguide laser, this technique encounters considerable difficulties, since the length of the channel in which the amplification takes place is not known. In addition, in the case of multi-channel lasers, it is technically difficult to illuminate all channels at once. All this leads either to a large error in determining the gain or to an increase in the total measurement time.

Известен метод измерения коэффициента усиления (КУ) в многомодульных лазерах, основанный на регистрации мощности излучения лазера, выбранный в качестве прототипа. Мощность измеряется при работе со всеми модулями и с половиной. К недостаткам способа можно отнести следующее: так как измеряется интегральная мощность, то методика не рассматривает спектральный состав излучения и не учитывается влияние волноводных составляющих излучения. Влияние спектрального состава обусловлено тем, что при работе на всех и половине модулей он может измениться. Так при работе на всех модулях, как правило, в излучении будет наблюдаться большее число переходов, чем на половине. Следовательно, если определяется величина коэффициента усиления на каком-либо одном переходе, а только она представляет интерес для исследователя, ошибка может быть уменьшена в два и более раз. A known method of measuring the gain (CG) in multi-module lasers, based on the registration of laser radiation power, selected as a prototype. Power is measured when working with all modules and a half. The disadvantages of the method include the following: since the integrated power is measured, the technique does not consider the spectral composition of the radiation and does not take into account the influence of the waveguide components of the radiation. The influence of the spectral composition is due to the fact that when working on all and half of the modules, it can change. So when working on all modules, as a rule, a greater number of transitions will be observed in radiation than half. Therefore, if the magnitude of the gain is determined at any one transition, and only it is of interest to the researcher, the error can be reduced by two or more times.

Целью изобретения является повышение точности измерения коэффициента усиления. The aim of the invention is to improve the accuracy of measuring gain.

Цель достигается направлением излучения на спектральный прибор, разложением его на спектральные составляющие,регистрацией интенсивностей отдельных спектральных компонент и нахождением на всех линиях спектра коэффициента усиления. The goal is achieved by directing the radiation to the spectral device, decomposing it into spectral components, recording the intensities of the individual spectral components and finding the gain on all lines of the spectrum.

На чертеже показана принципиальная схема для реализации способа. The drawing shows a schematic diagram for implementing the method.

Устройство состоит из исследуемого лазера 1, селектора излучения 2, спектрального прибора 3, приемника излучения 4, системы обработки информации 5. The device consists of the investigated laser 1, radiation selector 2, spectral device 3, radiation receiver 4, information processing system 5.

Принцип работы комплекса следующий. Включают лазер 1, выделяют требуемую часть выходного потока селектором 2 и направляют его на спектральный прибор 3, регистрируют отдельные компоненты спектра на приемнике 4 и обрабатывают на системе 5. Регистрацию спектра лазера проводят при работе со всеми модулями и половиной. The principle of operation of the complex is as follows. Turn on the laser 1, select the required part of the output stream with the selector 2 and direct it to the spectral device 3, register the individual components of the spectrum at the receiver 4 and process it on the system 5. Registration of the laser spectrum is carried out when working with all the modules and a half.

Пример использования метода в лазере ЛН-1, 2НМ-И1. Указанный лазер имеет 37 каналов с общей длиной резонатора 3,2 м. По длине одного канала расположено последовательно два разрядных канала с длиной резонатора 0,9 м˙В. Используется следующая формула для вычисления коэффициента усиления:
K =

где J и J₁ - интенсивности общих спектральных линий при работе со всеми модулями и с половиной;
r₁ и r₂ - коэффициент отражения зеркал резонатора;
L₁ и L₂ - длина резонатора, занимаемая модулями и половиной.An example of using the method in the LN-1, 2NM-I1 laser. The specified laser has 37 channels with a total cavity length of 3.2 m. Two discharge channels with a cavity length of 0.9 mV are located sequentially along the length of one channel. The following formula is used to calculate the gain:
K =

where J and J ₁ are the intensities of the common spectral lines when working with all modules and a half;
r ₁ and r ₂ - reflection coefficient of the mirrors of the resonator;
L ₁ and L ₂ - the length of the cavity occupied by the modules and half.

Коэффициент отражения и пропускания зеркал принимался 0,98 и 0,29, активная длина 1,8 и 0,9 м. При давлении 12 мм рт.ст. и токе 1 А получено значение коэффициента усиления на переходе Р18 1,5±0,2 м^-1. Погрешность в определении коэффициента усиления зависит от точности вычисления интенсивностей сигнала, абсолютной величины отношения интенсивностей и отношения суммарной длины активной зоны к длине ее половины. В cлучае приближения отношений интенcивноcтей и длины друг к другу погрешноcть может доcтигать 100% и более. Смысл измерения также пропадает, если отношение интенсивностей будет равно ≈1. Таким образом, ограничение метода не позволяет проводить измерения, если при отключении части длины резонатора она будет меньше 1/3 суммарной длины.The reflection and transmission coefficients of the mirrors were assumed to be 0.98 and 0.29, the active length was 1.8 and 0.9 m. At a pressure of 12 mm Hg. and a current of 1 A, the gain value at the P18 junction was obtained 1.5 ± 0.2 m ^-1 . The error in determining the gain depends on the accuracy of the calculation of the signal intensities, the absolute value of the ratio of intensities and the ratio of the total length of the active zone to the length of its half. In the case of approaching the relations of intensity and length to each other, the error can reach 100% or more. The meaning of the measurement also disappears if the ratio of intensities is equal to ≈1. Thus, the limitation of the method does not allow measurements if, when the part of the cavity length is turned off, it will be less than 1/3 of the total length.

В случае применения методики определения коэффициента усиления по измерениям мощности абсолютные величины коэффициента усиления занижаются на величину до 50%. Кроме того, абсолютная погрешность изменяется на 20-30%. In the case of applying the methodology for determining the gain from power measurements, the absolute values of the gain are underestimated by up to 50%. In addition, the absolute error varies by 20-30%.

Анализ методики показал, что для ее выполнения необходимо обеспечить как минимум идентичность усиления по отдельным модулям. В качестве рекомендации можно предложить использовать два соседних канала лазера, установив для них резонатор типа свертки. The analysis of the methodology showed that for its implementation it is necessary to ensure at least the identity of amplification for individual modules. As a recommendation, we can propose using two adjacent laser channels, setting a convolution-type resonator for them.

Предложенный способ может быть использован в многоканальных лазерах для их оптимизации. The proposed method can be used in multichannel lasers to optimize them.

Claims

METHOD FOR DETERMINING THE AMPLIFICATION COEFFICIENT IN MULTI-MODULE LASERS, including measuring the output parameters of laser radiation when working with all modules and a half, characterized in that, in order to improve accuracy, the intensity parameters J and J _{1 of the} spectral lines common to the radiation spectrum are measured as output parameters laser, respectively, when working with all modules and a half, and determine the gain K for each spectral line according to the formula
K =

,
where r ₁ and r ₂ are the reflection coefficients of the mirrors of the laser cavity;
L and L ₁ - the length of the resonators occupied by all modules and a half.