SU1364187A1

SU1364187A1 - Stabilized gas laser

Info

Publication number: SU1364187A1
Application number: SU864039744A
Authority: SU
Inventors: Е.В. Голикова
Original assignee: Предприятие П/Я А-1742
Priority date: 1986-03-20
Filing date: 1986-03-20
Publication date: 1992-04-23

Abstract

Изобретение относитс к области квантовой электроники и измерительиой техники и может быть использовано в квантовых стандартах длины и частоты. Целью изобретени вл етс повышение стабильности и воспроизводимости длины волны излучени лазера. Стабилизированный газовый лазер содержит оптический резонатор, активный элемент, поглощающую чейку, термо ,батарею с системой термостабнлнзацнн. термодатчик и систему автоподстройки час- . тоты. В лазере термобатаре выполнена fe внде элемента Пельтье и помещена внутрь чейки . по глощени . Ячейку поглощени изготавливают из матернала с высокой теплопроводностью, при этом гор чий спай термобатареи установлен на внутренней поверхности поглощающей чейки, а . термодатчнк выполнен в виде пленочной термопары и установлен на холодном спае термобатареи. Это позвол ет исключить гра- Диент температуры между кристаллическим йодом н холодным спаем термобатареи, более точно устанавливать температуру кристал- лич еского йода, а также обеспечивает подогрев паров йода. Это дает возможность изготавливать чейки поглощени без отростка, исклнэчить вли ние индивн- дУального способа изготовлени чеек поглощени на воспронзводнмость устанавливаемой температуры кристаллического йода от прибора к прибору. I з. п. ф-лы, I ил. СО оо 05 N 00 vjThe invention relates to the field of quantum electronics and measuring equipment and can be used in quantum standards of length and frequency. The aim of the invention is to increase the stability and reproducibility of the laser radiation wavelength. The stabilized gas laser contains an optical resonator, an active element, an absorbing cell, a thermal one, and a battery with a thermostable system. Thermal sensor and auto-tuning system then you. In the laser thermopile is made fe vnde Peltier element and placed inside the cell. by ingestion. The absorption cell is made of a material with high thermal conductivity, while the hot thermopile junction is installed on the inner surface of the absorbing cell, as well. Thermal Sensor is made in the form of a film thermocouple and is installed on the cold junction of the thermopile. This makes it possible to eliminate the temperature gradient between crystalline iodine and the cold junction of the thermopile, more accurately determine the temperature of crystalline iodine, and also provides heating of iodine vapor. This makes it possible to manufacture absorption cells without a process, to eliminate the influence of an individual method of manufacturing absorption cells on the performance of the established temperature of crystalline iodine from the device to the device. I h. the item of f-ly, I ill. CO oo 05 N 00 vj

Description

Изобретение относитс к области квантовой электроники и может быть исгголь- зойаио в квантовых стандартах частоты.The invention relates to the field of quantum electronics and can be found in quantum frequency standards.

Целью изобретени вл етс повы1ле 1иё стабильности и воспроизводимости длины волны излучени лазера. The aim of the invention is to increase the stability and reproducibility of the wavelength of the laser radiation.

На чертеже приведена блок-схема стабилизированного газового лазера.The drawing shows a block diagram of a stabilized gas laser.

Лазер содержит излучатель и систему 2 автоподстройки частоты (), оптическиThe laser contains an emitter and an auto-tuning system 2 (), optically

системы термостабилизании, котора может обеспечить погренжость воспроизведени температуры пор дка градуса, а также термодатчиком, который увеличивает эту norpeiHHocTb до 5 градуса. Така погрешность соответствует сдвигу частоты, равному 75 Гц, поскольку в диапазоне температур кристаллического- йода 8-20°С сдвиг частоты линеен в зависимости от температуры кристаллического йода с коэффидлины волны излучени лазера 2 , что на пор док меньше аналогичной погрешности устройства-прототипа.thermostabilization systems, which can provide for the reproducibility of temperature reproduction on the order of a degree, as well as a thermal sensor, which increases this norpeiHHocTb to 5 degrees. This error corresponds to a frequency shift of 75 Hz, because in the range of crystalline iodine temperatures of 8–20 ° C, the frequency shift is linear depending on the temperature of crystalline iodine from the coeffidine of the laser radiation wave 2, which is an order of magnitude smaller than the analogous error of the prototype device.

В предложенном лазере гор чий спай термобатареи 8 установлен на внутренней поверхности поглощающей чейки 7, выполненной из материала с высокой теплопроводностью , при этом происходит отвод тепла от гор чего спа на стенки чейки.In the proposed laser, the hot junction of the thermopile 8 is mounted on the inner surface of the absorbing cell 7 made of a material with high thermal conductivity, and heat is removed from the hot spa to the cell walls.

и электрически св занную с излучателем.. 10 циентом пропорциональности 15 кГц. Это Излучатель I содержит оптический резона-соответствует погрешности воспроизведени and electrically connected to the radiator .. 10 15 kHz proportional band. This Emitter I contains optical resonance — corresponds to the reproduction error

тор, образованный зеркалами 3 и 4. Зеркало 4 установлено на пьезокорректоре 5, электрически св занном с системой 2 АПЧ. Внутри оптического резонатора установлены . активный элемент 6 и поглошаюп а чей-, ка 7, выполненна из материала с высокой теплопроводностью. Термо(1атаре 8, электрически св занна с системой 9 термо- . стабилизации, выполнена в виде элементаa torus formed by mirrors 3 and 4. Mirror 4 is mounted on a piezo-corrector 5 electrically connected to the system 2 of the AFC. Inside the optical resonator installed. the active element 6 and the plentiful one, ka 7, is made of a material with high thermal conductivity. Thermo (1 battery 8, electrically connected to the thermal stabilization system 9, is made as an element

Пельтье и расположена внутри чейки 7, при 20 Использование данного тепла дл подогрева этом гор чий спай термобатареи 8 установ-паров йода позвол ет увеличить контрастлен па -внутренней поверхности чейки 1.ность пиков пог. ощени , так как увелиСистема 9 термостабилизации подключена чение температуры насыщенных паров йода к термодатчику 10, выполненному в виде. Приводит к увеличению заселенности ниж- пленочной термопары и установленному нанего уровн рабочего перехода, соответхолодном спае термобатареи 8. Кристалли- ствующего поглощению йода, при этом дав- ческий йод локализуетс в самой холод-ление насыщенных паров йода не мен етной точке внутреннего объема чейки 7 - с - оно однозначно задаетс темПера- на холодном спае 1 термобатареи 8.турой кристаллического йода.Peltier is located inside the cell 7, at 20. Using this heat to heat this hot junction of the thermopile 8 set-pairs of iodine makes it possible to increase the contrast in the pa-inner surface of the cell. As the temperature stabilization system 9 increased, the temperature of saturated iodine vapor was connected to the temperature sensor 10, made in the form. It leads to an increase in the occupancy of the lower film thermocouple and the established working transition level, corresponding to the cold junction of the thermopile 8. Crystallizing iodine absorption, while pressure iodine is localized in the very cooling of saturated iodine vapor at the variable point of the internal cell volume 7 - c - it is uniquely set by the temperature of the cold junction 1 of the thermopile 8. tour of crystalline iodine.

Стабилизированный газовый лазер рабо-Конструкци стабилизированного газовотает следующим образом. Зеркала 3 и 4 с ,, го лазера позвол ет исключить градиент активным элементом 6 обеспечивают гене- температуры между кристаллическим йодом рацию индуцированного излучени с заданной длиной волны. Наличие поглощающейThe stabilized gas laser has a design of stabilized gas as follows. Mirrors 3 and 4s of the laser allow for the elimination of the gradient of the active element 6, which ensure the generation of temperature between crystalline iodine and the induced radiation at a given wavelength. Presence of absorbing

чейки 7 с парами йода при низком давлении приводит к по влению в HHTeticHBи холодным спаем термобатареи, более точно устанавливать температуру кристаллического йода, обеспечить подогрев паров йода и тем самым повысить стабильность и нрсти излучени узких по частоте резо- воспроизводимость длины волны излучени нансов. С помощью системы 2. АПЧ осу-лазера. Изобретение позвол ет исключить и1еств,1 етс прив зка час тоты излучени вли ние индивидуального способа изготовле- He-Ne/I - лазера к вершине одного изни чеек поглощени на воспроизводи- этих резонансов. Необходима стабильностьмость устанавливаемой температуры крис- и воспроизводимость давлени насыщенныхталлического йода от прибора к прибору паров йода поддерживаетс за счет термо- 40ц тем самым повысить воспроизводимость стабилизации кристаллического йода. Благо-давлени паров йода в.. чейки от прибора дар изменению тока, протекающего через элемент Пельтье, на его холодном спае устанавливаетс заданна температура, значение которой контролируетс термодатчиком 10. .с установленным на холодном I, где также локализуетс и кристаллический йод. Такое взаимное расположение термобатареи, термодатчика и , кристаллического йода, обеспечивающее их непосредственный контакт , исключает градиент температуры меж- 50полнениую парами иода, термобатарею с ду ними и тем самым увеличивает точ-двум спа ми, термодатчик, соединенный с ность задани температуры.входом системы термостатировани , выход При отклонении температуры от задан-которой подключен к термобатарее, и сиеной вырабатываетс сигнал рассогласова-тему автоподстройки частоты, подключенную ни , который по цепи обратной св зик пьезокорректору, отличающийс тем, что, поступает из системы 9 термостабилиза- 55с целью повышени стабильности и воспронз- ции на термобатарею 8. Таким образом, .водимости длины волны излучени , термостабильность устанавливаемой температурыбатаре выполнена в виде элемента Пельтье в устройстве определ етс эффективностьюи ра.эмещена внутри чейки поглощени .Cells 7 with iodine vapor at low pressure lead to the appearance of cold thermopiles in HHTeticHB and a cold junction, more accurately determine the temperature of crystalline iodine, provide heating of iodine vapor and thereby increase the stability and radiation frequency of the nanoscale radiation that are narrow in frequency. With the help of the system 2. AHF laser Osu. The invention makes it possible to eliminate information, 1 the attachment of the radiation frequency, the influence of an individual method of manufacturing a He-Ne / I laser to the top of one of the absorption cells on reproducing these resonances. The required stability of the temperature to be set and the reproducibility of the saturated iodine saturated pressure from the instrument to the instrument iodine vapor is maintained by thermo-thermal thereby increasing the reproducibility of the stabilization of crystalline iodine. The good pressure of iodine vapor in the cell from the instrument, the change in the current flowing through the Peltier element, at its cold junction sets a predetermined temperature, the value of which is controlled by the thermal sensor 10. With the cold I installed, it also localizes crystalline iodine. Such a mutual arrangement of the thermopile, the thermal sensor and crystalline iodine, which ensures their direct contact, eliminates the temperature gradient of the interfacial iodine vapor, the thermocouple with them, and thereby increases the exact two slots of the thermal sensor connected to the temperature setting. , output When the temperature deviates from the setpoint — which is connected to the thermopile, and the sienna produces a mismatch signal — the topic of automatic frequency control, which is connected through a feedback circuit. A bezocorrector, characterized in that it comes from the thermal stabilization system 9 with the aim of increasing stability and penetrating the thermopile 8. Thus, the radiation wavelength, thermal stability of the temperature set is made as a Peltier element in the device is determined by its efficiency. inside the absorption cell.

к прибору и улучшить взаимозамен емость чеек.to the device and improve the interchangeability of cells.

Claims

1. A stabilized gas laser containing an optical resonator, one of the mirrors of which is mounted on a piezo-corrector, an active element located in the resonator and an absorbing cell, behind a thermal stabilization system, which can provide a degree of temperature reproduction, and a thermal sensor that increases this norpeiHHocTb to 5 degrees Such an error corresponds to a frequency shift of 75 Hz, since in the temperature range of crystalline iodine 8–20 ° C, the frequency shift is linear depending on the temperature of crystalline iodine with a proportionality coefficient of 15 kHz. This corresponds to the playback error.

the wavelength of the laser 2, which is an order of magnitude less than the analogous error of the device of the prototype.

In the proposed laser, the hot junction of the thermopile 8 is mounted on the inner surface of the absorbing cell 7 made of a material with high thermal conductivity, and heat is removed from the hot spa to the cell walls.

15 kHz proportional band. This corresponds to the playback error.

The use of this heat for heating iodine vapor allows increasing the contrast of thermopile cold junctions, more precisely setting the temperature of crystalline iodine, ensuring that iodine vapor is heated and thereby increasing the stability and reproducibility of the laser radiation wavelength. The invention makes it possible to eliminate the influence of an individual method of manufacturing absorption cells on the reproducibility of the established temperature of crystalline iodine from the instrument to the instrument, thereby increasing the reproducibility of the iodine vapor pressure in the cell from the instrument with iodine vapor, a two-junction thermopile , a temperature sensor connected to the input of the temperature control system, the output of which is connected to a thermopile, and an automatic frequency control network connected to a piezoelectric equalizer, characterized in that, in order to increase the stability NOSTA and vospronz- conduction emission wavelength, the thermopile is formed as a Peltier element and ra.emeschena absorption within the cell.

to the device and improve the interchangeability of cells.

Invention Formula

1. A stabilized gas laser containing an optical resonator, one of the mirrors of which is mounted on a piezo-corrector, an active element located in the resonator and an absorbing cell filled with a material with high thermal conductivity, while the hot junction of the thermal battery is installed on the inner surface of the absorption cell.

2. The laser according to claim I, characterized in that the thermal sensor is made in the form of a film thermocouple and is not installed on the cold junction of the thermopile.