RU2064721C1 - Frequency-stabilized gas laser - Google Patents

Frequency-stabilized gas laser Download PDF

Info

Publication number
RU2064721C1
RU2064721C1 SU4509662A RU2064721C1 RU 2064721 C1 RU2064721 C1 RU 2064721C1 SU 4509662 A SU4509662 A SU 4509662A RU 2064721 C1 RU2064721 C1 RU 2064721C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
frequency
multiplier
output
laser
optical resonator
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
А.А. Азаров
А.Н. Ишутин
В.В. Макаров
Original Assignee
Научное конструкторско-технологическое бюро "Феррит"
Азаров Александр Александрович
Ишутин Александр Николаевич
Макаров Виктор Валентинович
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 Научное конструкторско-технологическое бюро "Феррит", Азаров Александр Александрович, Ишутин Александр Николаевич, Макаров Виктор Валентинович filed Critical Научное конструкторско-технологическое бюро "Феррит"
Priority to SU4509662 priority Critical patent/RU2064721C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2064721C1 publication Critical patent/RU2064721C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: laser devices. SUBSTANCE: design of interface unit of excitation circuit of gas laser provides possibility to adjust matching and has control input. Multiplier and integrator are introduced in device circuit. In longitudinal direction system of electrodes is separated into at least two parts which have independent excitation circuits. EFFECT: increased stability of output frequency. 4 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к лазерной технике, в частности к устройству газовых лазеров со стабилизацией частоты излучения, и может быть использовано для создания лазерных гетеродинов, в том числе в мобильных системах оптической связи и локации. The invention relates to laser technology, in particular to a device for gas lasers with stabilization of the radiation frequency, and can be used to create laser local oscillators, including in mobile optical communication systems and locations.

Известны устройства стабилизированных по частоте газовых лазеров с радиочастотной накачкой, использующие для получения сигнала ошибки в системе стабилизации частоты фотоприемники [1] Эти устройства, особенно для лазеров инфракрасной области, имеют большие габариты, усложненные оптические схемы, обычно требуют охлаждаемых фотоприемников, что ограничивает область их применения лабораторными исследованиями. Known devices of frequency-stabilized RF-pumped gas lasers using photodetectors to obtain an error signal in the frequency stabilization system [1] These devices, especially for infrared lasers, have large dimensions, complicated optical circuits, and usually require cooled photodetectors, which limits their area laboratory research applications.

Известно устройство для стабилизации частоты лазера с радиочастотным возбуждением, использующее оптогальванический эффект (ОГЭ). Устройство содержит оптический резонатор, систему электродов для возбуждения активной среды, генератор накачки, согласующее устройство, средства выделения отраженного от согласующего устройства сигнала и схему обработки сигнала ошибки и управления частотой оптического резонатора (СОУ) (прототип) [2] В этом устройстве модулирующий сигнал, вырабатываемый СОУ, приводит к модуляции оптического поля в резонаторе лазера и, следовательно, к модуляции импеданса лазерной плазмы за счет ОГЭ. Изменение импеданса плазмы вызывает модуляцию коэффициента отражения высокочастотного сигнала генератора накачки от согласующего устройства. Эта модуляция и фиксируется в устройстве для получения сигнала ошибки. A device for stabilizing the frequency of a laser with radio frequency excitation, using the opto-galvanic effect (OGE). The device contains an optical resonator, a system of electrodes for exciting an active medium, a pump generator, a matching device, means for extracting a signal reflected from the matching device, and an error signal processing circuit and controlling the frequency of the optical resonator (SOU) (prototype) [2] In this device, a modulating signal, produced by the SOA, leads to modulation of the optical field in the laser cavity and, therefore, to the modulation of the impedance of the laser plasma due to the OGE. A change in the plasma impedance causes modulation of the reflection coefficient of the high-frequency signal of the pump generator from the matching device. This modulation is fixed in the device to receive an error signal.

Известному устройству присущи недостатки, вызванные следующими причинами. Как известно, любой высокочастотный генератор является и источником шума, спектр которого сосредоточен около центральной частоты генерации, а интенсивность имеет обычно величину порядка -60 дБ (10-3) от интенсивности на центральной частоте ВЧ-генератора. В известном устройстве стабилизации частоты лазера информация о смещении частоты излучения лазера в виде амплитуды и фазы сигнала с частотой модуляции лазерного резонатора содержится только в отраженном от согласующего устройства сигнале. В точке размещения средств выделения отраженного сигнала (например, циркулятора) сигнал ошибки для CO2-лазера имеет величину порядка 2•10-5•Uгн В/МГц, где Uгн амплитуда выходного напряжения генератора накачки. При модуляции оптического резонатора по гармоническому закону в линейной области изменения его частоты отраженный сигнал имеет величину

Figure 00000002

где
Figure 00000003
коэффициент отражения.The known device has inherent disadvantages caused by the following reasons. As you know, any high-frequency generator is also a noise source, the spectrum of which is concentrated near the central frequency of generation, and the intensity is usually of the order of -60 dB (10 -3 ) of the intensity at the central frequency of the RF generator. In the known device for stabilizing the frequency of the laser, information about the shift of the laser radiation frequency in the form of the amplitude and phase of the signal with the modulation frequency of the laser resonator is contained only in the signal reflected from the matching device. At the point of placement of the reflected signal extraction means (for example, a circulator), the error signal for a CO 2 laser has a value of the order of 2 • 10 -5 • U gn V / MHz, where U gn is the amplitude of the output voltage of the pump generator. When modulating the optical resonator according to the harmonic law in the linear region of variation of its frequency, the reflected signal has the value
Figure 00000002

Where
Figure 00000003
reflection coefficient.

Figure 00000004

где Zгн выходное сопротивление генератора накачки;
Zсу (1+m)•Zгн;
Zсу входное сопротивление согласующего устройства в отсутствие модуляции оптического резонатора;
m коэффициент рассогласования генератора накачки и согласующего устройства;
K коэффициент ОГЭ;
Ω частота модуляции оптического резонатора.
Figure 00000004

where Z g the output impedance of the pump generator;
Z su (1 + m) • Z gn ;
Z su input impedance matching device in the absence of modulation of the optical resonator;
m is the mismatch coefficient of the pump generator and matching device;
K coefficient of OGE;
Ω modulation frequency of the optical resonator.

При m<1 и К<1 имеем
Pотр = 0,5•k•cosΩt + 0,5m;
Uотр = 0,5•Uгн•(k•cosΩt + m).
Таким образом, в тракт выделения сигнала ошибки вносится шум от генератора накачки, пропорциональный коэффициенту рассогласования генератора накачки и согласующего устройства. При реальном значении этого коэффициента порядка 0,2 интенсивность шума в тракте сигнала ошибки составляет 10-4Uгн B. Коэффициент рассогласования может изменяться при работе лазера вследствие изменения мощности генератора накачки и давления газовой смеси. К числу недостатков известного устройства следует отнести и то, что применяемое в нем амплитудное детектирование может производиться только при наличии в отраженном сигнале напряжения несущей частоты достаточной амплитуды, то есть при рассогласовании генератора накачки и согласующего устройства. Таким образом, в случае полного (оптимального) согласования, соответствующего максимуму передаваемой мощности накачки, устройство стабилизации частоты становится неработоспособным. Итак, недостатком известного устройства является ограниченная стабильность частоты излучения лазера вследствие наличия неустранимого шума в тракте выделения сигнала ошибки.
For m <1 and K <1, we have
P neg = 0.5 • k • cosΩt + 0.5m;
U neg = 0.5 • U gn • (k • cosΩt + m).
Thus, noise from the pump generator proportional to the mismatch coefficient of the pump generator and matching device is introduced into the error signal isolation path. With a real value of this coefficient of the order of 0.2, the noise intensity in the error signal path is 10 −4 U gn B. The mismatch coefficient can change during laser operation due to a change in the power of the pump generator and the pressure of the gas mixture. Among the disadvantages of the known device should be attributed to the fact that the amplitude detection used in it can be performed only if there is a sufficient amplitude in the reflected signal of the carrier frequency, that is, when the pump generator and the matching device are mismatched. Thus, in the case of full (optimal) matching, corresponding to the maximum transmitted pump power, the frequency stabilization device becomes inoperative. Thus, a disadvantage of the known device is the limited stability of the laser radiation frequency due to the presence of unrecoverable noise in the path of the error signal.

Цель изобретения повышение стабильности частоты излучения лазера за счет улучшения отношения сигнал-шум в тракте выделения сигнала ошибки. The purpose of the invention is to increase the stability of the laser radiation frequency by improving the signal-to-noise ratio in the error signal isolation path.

Цель достигается в частотно-стабилизированном газовом лазере с радиочастотным возбуждением, содержащем оптический резонатор, систему возбуждающих электродов, генератор накачки, согласующее устройство, средства выделения отраженного сигнала (циркулятор) и схему обработки сигнала ошибки и управления частотой оптического резонатора (СОУ), следующим образом. Согласующее устройство выполнено так, что оно допускает регулировку согласования, например, с помощью варикапов, установленных в плечах Г-образного фильтра. Дополнительно введены перемножитель и интегратор, причем на первый вход перемножителя подается напряжение со средств выделения отраженного сигнала, например циркулятора, а на второй вход напряжение с частотой генератора накачки, выход перемножителя соединен со входом СОУ и интегратором, выход которого подключен к управляющему входу согласующего устройства (фиг. 1). Указанная цепь позволяет устранить рассогласование генератора накачки и согласующего устройства, уменьшить за счет этого уровень шума в тракте выделения сигнала ошибки и, следовательно, повысить стабильность частоты излучения лазера. The goal is achieved in a frequency-stabilized gas laser with radio frequency excitation, containing an optical resonator, a system of exciting electrodes, a pump generator, a matching device, means for extracting the reflected signal (circulator), and an error signal processing and frequency control circuit of the optical resonator (SOU), as follows. The matching device is designed so that it allows adjustment of matching, for example, using varicaps installed in the shoulders of the L-shaped filter. In addition, a multiplier and an integrator are introduced, and the voltage from the reflected signal extraction means, for example, a circulator, is applied to the first input of the multiplier, and the voltage with the frequency of the pump generator is supplied to the second input, the output of the multiplier is connected to the input of the SDA and the integrator, the output of which is connected to the control input of the matching device Fig. 1). This circuit allows you to eliminate the mismatch between the pump generator and the matching device, thereby reducing the noise level in the path of the error signal and, therefore, increasing the stability of the laser radiation frequency.

Новизну технического решения обусловливает применение в частотно-стабилизированном лазере с радиочастотным возбуждением последовательно соединенных перемножителя и интегратора, подключенных к управляющему входу регулируемого согласующего устройства. При этом на входы перемножителя подаются соответственно напряжение со средств выделения отраженного сигнала и напряжение с частотой генератора накачки, а с выхода перемножителя сигнал ошибки поступает на вход СОУ. В заявляемом техническом решении содержатся следующие существенные отличия: в лазере с радиочастотным возбуждением напряжение, полученное путем амплитудно-фазового детектирования отраженного сигнала, используется для двух целей для автоподстройки длины оптического резонатора с помощью СОУ по модуляционному способу и для автоподстройки согласования генератора накачки с лазерным разрядом по постоянной составляющей выделенного напряжения. В данном техническом решении впервые используется автоподстройка согласования для минимизации шумов в тракте выделения сигнала ошибки для СОУ частотно-стабилизированного лазера с радиочастотным возбуждением. Поскольку дисперсия частотной ошибки прямо пропорциональна спектральной плотности шума на частоте модуляции оптического резонатора, уменьшение шума приводит к увеличению стабильности частоты излучения лазера. The novelty of the technical solution is determined by the use of a series-connected multiplier and an integrator connected to the control input of an adjustable matching device in a frequency-stabilized laser with radio-frequency excitation. At the same time, the voltage from the means for extracting the reflected signal and the voltage with the frequency of the pump generator are supplied to the inputs of the multiplier, and an error signal is fed to the input of the JMA from the output of the multiplier. The claimed technical solution contains the following significant differences: in a laser with radio frequency excitation, the voltage obtained by amplitude-phase detection of the reflected signal is used for two purposes to automatically adjust the length of the optical resonator using the SDA by the modulation method and to automatically adjust the matching of the pump generator with the laser discharge by DC component of the selected voltage. For the first time, this technical solution uses auto-tuning of matching to minimize noise in the path of extracting the error signal for the SDA of a frequency-stabilized laser with radio frequency excitation. Since the dispersion of the frequency error is directly proportional to the spectral density of the noise at the modulation frequency of the optical resonator, a decrease in noise leads to an increase in the stability of the laser radiation frequency.

В лазере по п. 2 формулы в качестве средства выделения отраженного от согласующего устройства сигнала использован рефлектометр (датчик падающего и отраженного сигнала), и с двух его выходов сигналы подаются соответственно на два входа перемножителя. Такое техническое решение позволяет отказаться от сравнительно дорогостоящего циркулятора и избавиться от нежелательных фазовых сдвигов между сигналами, подаваемыми на входы перемножителя. In a laser according to claim 2 of the formula, a reflectometer (incident and reflected signal sensor) is used as a means of isolating the signal reflected from the matching device, and from its two outputs the signals are supplied respectively to the two inputs of the multiplier. This technical solution allows you to abandon the relatively expensive circulator and get rid of unwanted phase shifts between the signals supplied to the inputs of the multiplier.

В лазере по п.3 формулы система электродов для возбуждения активной среды разделена в продольном направлении по крайней мере на две части с независимыми трактами возбуждения. При этом дополнительно введен сумматор, входы которого соединены с выходами перемножителей каждого тракта возбуждения, а выход подключен к входу СОУ (фиг. 2). Такое построение схемы допускает использование раздельных генераторов накачки без необходимости применять высокочастотное сложение мощности и выравнивать высокочастотный потенциал по всей длине системы электродов для возбуждения активной среды, а также позволяет повысить отношение сигнал-шум в тракте выделения сигнала ошибки в

Figure 00000005
раз. Это происходит, поскольку в предположении наличия в полосе пропускания системы "белого" шума при сложении двух одинаковых сигналов на выходе сумматора напряжение шума увеличивается в
Figure 00000006
раз по сравнению с каждым из складываемых сигналов, а амплитуда полезного сигнала ошибки увеличивается в 2 раза.In a laser according to claim 3, the system of electrodes for exciting an active medium is longitudinally divided into at least two parts with independent excitation paths. In this case, an adder was additionally introduced, the inputs of which are connected to the outputs of the multipliers of each excitation path, and the output is connected to the input of the SDA (Fig. 2). Such a design of the circuit allows the use of separate pump generators without the need to apply high-frequency addition of power and equalize the high-frequency potential along the entire length of the electrode system to excite the active medium, and also allows to increase the signal-to-noise ratio in the signal path of the error signal in
Figure 00000005
time. This happens because, assuming that there is “white” noise in the system bandwidth when two identical signals are added at the adder output, the noise voltage increases by
Figure 00000006
times compared with each of the added signals, and the amplitude of the useful error signal increases by 2 times.

На фиг. 1 представлена блок-схема частотно-стабилизированного газового лазера с радиочастотным возбуждением по п.1; на фиг.2 блок-схема частотно-стабилизированного лазера с разделенной в продольном направлении системой электродов радиочастотного возбуждения по п.3; на фиг.3 зависимость коэффициента отражения от входного сопротивления согласующего устройства в окрестности точки Zгн.In FIG. 1 is a block diagram of a frequency stabilized gas laser with radio frequency excitation according to claim 1; figure 2 is a block diagram of a frequency-stabilized laser with a longitudinally divided system of electrodes of radio frequency excitation according to claim 3; figure 3 the dependence of the reflection coefficient on the input impedance of the matching device in the vicinity of the point Z GL .

Устройство по п. 1 содержит оптический резонатор 1, систему электродов для возбуждения активной среды 2, согласующее устройство 3 с управляющим входом 4, средства выделения отраженного от согласующего устройства сигнала 5, генератор накачки 6, перемножитель 7, интегратор 8 и схему обработки сигнала ошибки и управления частотой оптического резонатора (СОУ) 9, включающую фазовый детектор 10, интегрирующее устройство СОУ 11, усилитель 12, модулирующий генератор 13, суммирующее устройство СОУ 14 и пьезоэлемент подстройки длины резонатора 15, на котором закреплено одно из зеркал резонатора 16. The device according to claim 1, contains an optical resonator 1, an electrode system for exciting an active medium 2, a matching device 3 with a control input 4, means for extracting a signal 5 reflected from the matching device, a pump generator 6, a multiplier 7, an integrator 8, and an error signal processing circuit, and controlling the frequency of the optical resonator (SOU) 9, including a phase detector 10, an integrating device of the SOU 11, an amplifier 12, a modulating generator 13, a summing device of the SOU 14 and a piezoelectric element for adjusting the length of the resonator 15, on which akrepleno one of the resonator mirrors 16.

Устройство по п.3 содержит, кроме того, сумматор 17. The device according to claim 3 further comprises an adder 17.

Частотно-стабилизированный газовый лазер работает следующим образом: от радиочастотного генератора накачки 6 бегущая волна электромагнитного поля распространяется в сторону системы электродов для возбуждения активной среды 2, входное сопротивление которой согласовано с выходным сопротивлением генератора накачки при помощи согласующего устройства 3. Принудительная модуляция оптического резонатора 1 пьезоэлементом 15 с закрепленным на нем зеркалом 16 приводит к модуляции оптического поля в резонаторе, а следовательно, и отраженного от согласующего устройства сигнала. Отраженный сигнал выделяется циркулятором 5, установленным между генератором накачки и согласующим устройством. Амплитудно-фазовое детектирование отраженного сигнала осуществляется перемножителем 7, на один вход которого подается опорное напряжение с выхода генератора накачки, а на другой вход отраженный сигнал с циркулятора. Сигнал с частотой принудительной модуляции с выхода перемножителя поступает на вход СОУ 9, в которой он сравнивается на фазовом детекторе 10 с опорным напряжением модуляционной частоты с генератора 13, интегрируется интегрирующим устройством СОУ 11, усиливается усилителем постоянного тока 12 и поступает на суммирующее устройство СОУ 14, вырабатывающее управляющий сигнал для установки частоты оптического резонатора на центр контура усиления активной среды с помощью пьезоэлемента 15, постоянная же составляющая напряжения с выхода перемножителя 7 подается на интегратор 8 и далее на управляющий вход 4 согласующего устройства для подстройки согласования с целью минимизации постоянного напряжения на выходе перемножителя. A frequency-stabilized gas laser operates as follows: from a radio-frequency pump generator 6, a traveling wave of an electromagnetic field propagates towards the electrode system to excite an active medium 2, the input resistance of which is matched to the output resistance of the pump generator using a matching device 3. Forced modulation of the optical resonator 1 by a piezoelectric element 15 with a mirror 16 mounted on it, leads to modulation of the optical field in the cavity, and therefore reflected from signal matching device. The reflected signal is emitted by the circulator 5 installed between the pump generator and the matching device. The amplitude-phase detection of the reflected signal is carried out by a multiplier 7, to one input of which a reference voltage is supplied from the output of the pump generator, and to the other input, the reflected signal from the circulator. The signal with the frequency of the forced modulation from the output of the multiplier is fed to the input of the SOU 9, in which it is compared on the phase detector 10 with the reference voltage of the modulation frequency from the generator 13, is integrated by the integrating device of the SOU 11, amplified by a DC amplifier 12, and fed to the summing device of the SOU 14, generating a control signal for setting the frequency of the optical resonator to the center of the gain circuit of the active medium using a piezoelectric element 15, the constant component of the voltage from the output will multiply Spruce 7 is fed to the integrator 8 and then to the control input 4 of the matching device to adjust the matching in order to minimize the constant voltage at the output of the multiplier.

Если входное сопротивление согласующего устройства Zсу больше выходного сопротивления генератора накачки Zгн, постоянная составляющая на выходе перемножителя положительна, цепь обратной связи работает на уменьшение Zсу, при Zсу < Zгн постоянная составляющая отрицательна, цепь ОС работает на увеличение Zсу. При минимизации постоянной составляющей на выходе перемножителя пропорционально уменьшается и уровень вносимых от генератора накачки шумов, увеличивается отношение сигнал-шум в тракте выделения сигнала ошибки для СОУ. Дисперсия частотной ошибки прямо пропорциональна спектральной плотности шума на частоте модуляции оптического резонатора, поэтому уменьшение уровня шума приводит к увеличению стабильности частоты излучения лазера.If the input resistance of the matching device Z cu is greater than the output resistance of the pump generator Z gn , the constant component at the output of the multiplier is positive, the feedback circuit works to decrease Z cu , with Z cu <Z cn the constant component is negative, the OS circuit works to increase Z cu . When minimizing the DC component at the output of the multiplier, the level of noise introduced from the pump generator decreases proportionally, and the signal-to-noise ratio in the path of the selection of the error signal for the SDA increases. The dispersion of the frequency error is directly proportional to the spectral density of the noise at the modulation frequency of the optical resonator; therefore, a decrease in the noise level leads to an increase in the stability of the laser radiation frequency.

При реализации частотно-стабилизированного лазера с радиочастотным возбуждением используется лазер цельнометаллической конструкции на смеси CO2-N2-He, изготовленный из сплава 32 НКД (супер-инвар), одно из зеркал в резонаторе которого установлено на пьезокорректоре типа КП-1. Для накачки лазера применяется транзисторный генератор мощностью 100 Вт, работающий на промышленной частоте 81,6 МГц. В качестве согласующего устройства применяется Г-образный фильтр с изменяемыми с помощью варикапов проводимостями плеч. Диапазон этого изменения составляет около 10% Для выделения отраженного от согласующего устройства сигнала применяется рефлектометр (датчик падающего и отраженного сигнала), построенный по схеме с использованием трансформатора тока. Напряжения высокой частоты с обоих его выходов, пропорциональные падающему и отраженному сигналам, поступают на кольцевой балансный смеситель, используемый в качестве перемножителя и нагруженный на фильтр НЧ с частотой среза 5 кГц. Интегратор в цепи автоподстройки согласования имеет постоянную времени около 0,5 с и построен на операционном усилителе (ОУ) 140 УД7. Генератор синусоидального модуляционного сигнала схемы обработки и управления СОУ имеет частоту порядка 600 Гц, СОУ имеет коэффициент передачи 2•106 и постоянную времени интегрирующего устройства СОУ около 1с. При построении частотно-стабилизированного лазера с разделенной в продольном направлении системой радиочастотного возбуждения (п.3 формулы изобретения) применяется сумматор на ОУ 140 УД7.When implementing a frequency-stabilized laser with radio frequency excitation, an all-metal laser based on a CO 2 -N 2 -He mixture made of 32 NKD alloy (super-invar) is used, one of the mirrors in which is mounted on a KP-1 piezoelectric corrector. A 100 W transistor generator operating at an industrial frequency of 81.6 MHz is used to pump the laser. As a matching device, a L-shaped filter with shoulder conductivities that can be changed using varicaps is used. The range of this change is about 10%. To isolate the signal reflected from the matching device, an OTDR (incident and reflected sensor) is used, constructed according to the scheme using a current transformer. High-frequency voltages from both of its outputs, proportional to the incident and reflected signals, are supplied to an annular balanced mixer used as a multiplier and loaded onto a low-pass filter with a cutoff frequency of 5 kHz. The integrator in the auto-tuning matching circuit has a time constant of about 0.5 s and is built on an operational amplifier (op amp) 140 UD7. The sine-wave modulation signal generator of the SDA processing and control circuit has a frequency of about 600 Hz, the SDA has a transmission coefficient of 2 • 10 6 and the time constant of the SDA integrating device is about 1 s. When constructing a frequency-stabilized laser with a longitudinally divided radio-frequency excitation system (claim 3 of the claims), an adder on OA 140 UD7 is used.

Экспериментально установлено, что при уменьшении коэффициента рассогласования генератора накачки с согласующим устройством в 3 раза за счет цепи автоподстройки согласования, в 3 раза уменьшится спектральная плотность шума, вносимого в тракт обработки сигнала ошибки от генератора накачки и, следовательно, в 3 раза уменьшится дисперсия частотной ошибки частотно-стабилизированного лазера, обусловленная амплитудными шумами генератора накачки. Высокий эффект, достигаемый в лазерах с радиочастотной накачкой, объясняется малыми собственными шумами лазерной плазмы, возбуждаемой высокочастотным разрядом. Таким образом, использование заявляемого изобретения позволит существенно повысить стабильность газовых СO2-лазеров с радиочастотной накачкой, используемых в качестве гетеродинов в технике лазерной связи и локации.It was experimentally established that when the mismatch coefficient of the pump generator with the matching device is reduced by a factor of 3 due to the auto-matching circuit, the spectral density of noise introduced into the signal processing path of the error from the pump generator is reduced by a factor of 3 and, therefore, the frequency error dispersion is reduced by a factor of 3. frequency-stabilized laser due to the amplitude noise of the pump generator. The high effect achieved in RF pumped lasers is explained by the low intrinsic noise of the laser plasma excited by a high-frequency discharge. Thus, the use of the claimed invention will significantly improve the stability of gas CO 2 lasers with radio frequency pumping, used as local oscillators in the technique of laser communication and location.

Claims (3)

1. Частотно-стабилизированный газовый лазер с радиочастотным возбуждением, содержащий оптический резонатор, систему электродов для возбуждения активной среды, генератор накачки, согласующее устройство, блок выделения отраженного сигнала, схему обработки сигнала ошибки и управления частотой оптического резонатора, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности частоты излучения лазера за счет улучшения отношения сигнал-шум в тракте выделения сигнала ошибки, дополнительно введены перемножитель и интегратор, причем первый вход перемножителя соединен с выходом блока выделения отраженного сигнала, а второй вход с выходом генератора накачки, выход перемножителя соединен со схемой обработки сигнала ошибки и управления частотой оптического резонатора и с интегратором, выход которого соединен с управляющим входом согласующего устройства. 1. A frequency-stabilized gas laser with radio frequency excitation, comprising an optical resonator, an electrode system for exciting an active medium, a pump generator, a matching device, a reflection signal extraction unit, an error signal processing circuit and an optical resonator frequency control circuit, characterized in that, in order to increasing the stability of the laser radiation frequency by improving the signal-to-noise ratio in the error signal isolation path, an additional multiplier and an integrator are introduced, the first input the multiplier is connected to the output of the reflected signal extraction unit, and the second input to the output of the pump generator, the output of the multiplier is connected to the error signal processing circuit and the frequency control of the optical resonator and to an integrator, the output of which is connected to the control input of the matching device. 2. Лазер по п.1, отличающийся тем, что в качестве блока выделения отраженного сигнала использован рефлектометр и его выходы соединены с входами перемножителя. 2. The laser according to claim 1, characterized in that the reflectometer is used as a block for highlighting the reflected signal and its outputs are connected to the inputs of the multiplier. 3. Лазер по п.1, отличающийся тем, что система электродов для возбуждения активной среды разделена в продольном направлении по крайней мере на две части с независимыми трактами возбуждения, дополнительно введен сумматор, входы которого соединены с выходами перемножителей каждого тракта возбуждения, а выход с входом схемы обработки сигнала ошибки и управления частотой оптического резонатора. 3. The laser according to claim 1, characterized in that the electrode system for exciting the active medium is longitudinally divided into at least two parts with independent excitation paths, an adder is additionally introduced, the inputs of which are connected to the outputs of the multipliers of each excitation path, and the output with the input of the error signal processing circuit and the frequency control of the optical resonator.
SU4509662 1989-02-13 1989-02-13 Frequency-stabilized gas laser RU2064721C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4509662 RU2064721C1 (en) 1989-02-13 1989-02-13 Frequency-stabilized gas laser

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4509662 RU2064721C1 (en) 1989-02-13 1989-02-13 Frequency-stabilized gas laser

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2064721C1 true RU2064721C1 (en) 1996-07-27

Family

ID=21406778

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU4509662 RU2064721C1 (en) 1989-02-13 1989-02-13 Frequency-stabilized gas laser

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2064721C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2480876C2 (en) * 2010-07-09 2013-04-27 Общество С Ограниченной Ответственностью "Научно-Техническое Объединение "Ирэ-Полюс" Dynamically stabilised relaxing wavelength laser system and operation method thereof
CN103529520A (en) * 2013-10-21 2014-01-22 天津大学 Tunable wavelength division multiplexing device and multiplexing method based on microfluid regulation

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Галутва Г.В. и др. Селекция типов колебаний и стабилизация частоты ОКГ.- М.: Связь, 1972, с. 46. Патент Франции № 2566198, кл. Н 01 S 3/137, 1985. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2480876C2 (en) * 2010-07-09 2013-04-27 Общество С Ограниченной Ответственностью "Научно-Техническое Объединение "Ирэ-Полюс" Dynamically stabilised relaxing wavelength laser system and operation method thereof
CN103529520A (en) * 2013-10-21 2014-01-22 天津大学 Tunable wavelength division multiplexing device and multiplexing method based on microfluid regulation
CN103529520B (en) * 2013-10-21 2015-10-28 天津大学 Based on tunable multichannel WDM device and the multiplexing method of microfluid regulation and control

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5312037B2 (en) System and method for implementing an inductively coupled RF power supply
KR100557842B1 (en) High-frequency power source and its control method, and plasma processor
JP4807850B2 (en) Improved RF power control device for RF plasma application
US6813069B2 (en) Method and apparatus for controlling a fiber optic phased array utilizing frequency shifting
US5771255A (en) Laser light generator
KR100325573B1 (en) How to generate an electrical modulated signal used by a laser to modulate an optical data signal and an equalizer suitable for it
RU2064721C1 (en) Frequency-stabilized gas laser
JPH0661554A (en) Optical fiber amplifier provided with feedback nonresponsive pumping laser
US4694458A (en) Device for frequency stabilizing an RF excitation laser
US3537027A (en) Frequency-stabilized single mode ring lasers
US4853935A (en) Frequency stabilization of gas lasers
JPH0645678A (en) Method and apparatus for making optical output power of semiconductor optical amplifier constant
US5020064A (en) Electromagnetic wave device
US3548338A (en) Method and apparatus for gas laser noise reduction
US6574252B1 (en) Radio frequency excited slab waveguide laser comprising detector and method of stabilizing the laser power and frequency using optogalvanic effect
JP3172777B2 (en) Atomic oscillator
Taha et al. Lainé et a
CN1071789A (en) Laser frequency stabiliz ation method and device thereof
RU2091937C1 (en) Method for measuring phase nonreciprocity in ring resonator of solid-state laser
Yao et al. New results with the opto-electronic oscillators (OEO)
RU1785059C (en) Gas laser exciting device
SU379967A1 (en)
JPH114036A (en) Light amplifier
CN114498273A (en) Microwave signal processing device
CN115714620A (en) Broadband microwave photon phase noise measuring device and method