SU1070637A1

SU1070637A1 - Method of stabilizing the radiation power of gas laser

Info

Publication number: SU1070637A1
Application number: SU813377841A
Authority: SU
Inventors: В.А. Васьков; С.А. Гончуков; В.Е. Иосифов; Е.Д. Проценко
Original assignee: Московский Инженерно-Физический Институт
Priority date: 1981-12-16
Filing date: 1981-12-16
Publication date: 1989-05-15

Abstract

1. СПОСОБ СТАБИЛИЗАЦИИ МОЩНОСТИ ИЗЛУЧЕНИЯ ГАЗОВОГО ЛАЗЕРА, за счет модул ции тока разр да активного элемента на частотах колебаний плазмы, отличающийс тем, что, с целью повьшени стабильности мощности выходного излучени , выдел ют сигнал колебаний плазмы, усиливают его и модулируют им разр д ньй ток. 2.Способ по п. 1, отличающий с тем, что сигнал колебаний плазмы усиливают в полосе частот от 100 до 500 кГц. 3.Способ по п. 1, отличающий с тем, что сигнал колебаний плазмы выдел ют из спонтанного излучени с участка активного элемента длиной 0,2-2 мм.1. METHOD OF STABILIZING THE GAS LASER RADIATION POWER BY modulating the discharge current of the active element at plasma oscillation frequencies, characterized in that, in order to increase the output power, the plasma oscillation signal is amplified and modulated current. 2. The method according to claim 1, characterized in that the plasma oscillation signal is amplified in the frequency band from 100 to 500 kHz. 3. The method according to claim 1, characterized in that the plasma oscillation signal is separated from spontaneous radiation from an active element section of 0.2-2 mm in length.

Description

Изобретение относитс к квантовой электронике, в частности к газовым лазерам, и может быть использовано в приборостроении, геодезии, св зи и медицине.The invention relates to quantum electronics, in particular to gas lasers, and can be used in instrument engineering, geodesy, communications and medicine.

Известны способы, уменьшени нестабильности мощности излучени газовьгх лазеров, заключающиес в выравнивании давлени рабочих газов вдоль разр диого участка, что приводит к подавлению колебаний плазмы активного элемента, вл ющихс основной причиной нестабильности выходного излучени .Methods are known for reducing the instability of the radiation power of gaseous lasers, which consist in equalizing the pressure of the working gases along the discharge region, which leads to suppression of the active element plasma oscillations, which are the main cause of the instability of the output radiation.

Однако уменьшение нестабильности излучени обеспечиваетс только в ограниченном диапазоне изменени параметров лазера и окружающей среды, а реализующие эти способы конструкции акТивнь1х элементов технологически сложны в изготовлении иимеют высокую стоимость.However, the reduction of radiation instability is provided only in a limited range of changes in the parameters of the laser and the environment, and the structures of these elements implementing these methods are technologically difficult to manufacture and have a high cost.

Известен способ стабилизадиц мощности газового лазера, заключающийс A known method of stabilizing the power of a gas laser, consisting

в модул ции разр дного тока на частотах колебаний плазмы активной in the modulation of the discharge current at the oscillation frequencies of the active plasma

О среды.About Wednesday.

о: СА: About: SA:

Однако указанный способ обеспечи | вает уменьшение нестабильности только в органичейном диапазоне измене нн параметров лазера и окружающей среды. Это св зано с отстройкой час However, this method will provide | This reduces the instability only in the organic range by varying the parameters of the laser and the environment. This is related to the time adjustment.

тот колебаний плазмы относительно частоты внешнего радиогенератора при изменении параметров. Така отстройка частот приводит к срыву режима синхронизации страт, что вызывает увеличение нестабильности и снижение мощности выходного излучени .the plasma oscillations relative to the frequency of an external radio generator when parameters change. Such a frequency offset leads to a breakdown of the strata synchronization mode, which causes an increase in instability and a decrease in the output power.

Цель изобретени - повышение стабильности мощности выходного излучени газового лазера.The purpose of the invention is to increase the stability of the output power of a gas laser.

Указанна цель достигаетс тем, что согласно способу стабилизации мощности излучени газового лазера за счет модул ции тока разр да активного элемента на частотах колебаний плазмы, выдел ют сигнал колебаний плазмы, усиливают его и модулируют им разр дный ток.This goal is achieved in that according to the method of stabilizing the power of radiation of a gas laser by modulating the discharge current of the active element at plasma oscillation frequencies, a plasma oscillation signal is amplified, amplified and modulated by the discharge current.

При этом сигнал колебаний плазмы усиливают в полосе частот от 100 до 500 кГц.In this case, the plasma oscillation signal is amplified in the frequency band from 100 to 500 kHz.

Кроме того сигнал колебаний плазмы выдел ют из спонтанного излучени активного элемента с участка длиной 0,2-2 мм.In addition, the plasma oscillation signal is separated from the spontaneous emission of the active element from a section of 0.2-2 mm in length.

Использование дл модул ции разр дного тока усиленного сигнала, св занного с колебани ми плазмы, приводит за счет положительной обратной св зи к сужению спектра указанных колебаний и автосинхронизации страт. Частота и уровень модул ции разр дного тока устанавливаютс и поддерживаютс автоматически оптимальными дл получени максимальной стабильности выходного излучени лазера . Изменени параметров лазера и окружающей среды не сказываютс на стабильность излучени , так как автоматически учитываютс вследствие коррекции/частоты и уровн модул ции разр дного тока. The use of an amplified signal associated with plasma oscillations for the modulation of the discharge current results, due to a positive feedback, to a narrowing of the spectrum of these oscillations and auto-synchronization of the strata. The frequency and level of modulation of the discharge current are set and maintained automatically optimally to obtain the maximum stability of the output laser radiation. Changes in the parameters of the laser and the environment do not affect the stability of the radiation, since they are automatically taken into account due to the correction / frequency and the level of modulation of the discharge current.

Поскольку стратовые колебани Since strata fluctuations

имеют частоты, лежащие в диапазоне от 100 до 500 кГц, а модул ци разр дного тока на других частотах приводит лишь к ухудшению стабильности выходного излучени , то сигнал колебаний плазмы следует усиливать только в диапазоне частот 100-500 кГц. Сигнал колебаний п газмы из спинтан- ного излучени следует выдел ть с участка активного элемента длиной 0,2-2 мм, что позвол ет устранить вли ние пространственного усреднени страт на величину выдел емого сигнала и повысить вследствие этогоhave frequencies in the range from 100 to 500 kHz, and the modulation of the discharge current at other frequencies only leads to a deterioration in the stability of the output radiation, the plasma oscillation signal should be amplified only in the frequency range 100-500 kHz. The oscillation signal p of the gas from the spinning radiation should be separated from the section of the active element with a length of 0.2–2 mm, which makes it possible to eliminate the influence of the spatial averaging of the strata on the magnitude of the emitted signal and increase as a result

стабильность выходного излучени . Ioutput radiation stability. I

На фиг. 1 представлена схема устройства дл осуществлени способа; на фиг. 2 - зависимость частоты автосинхронизации He-Zn лазера от давлени гели в активном элементе; на фиг. 3 - зависимость частоты автосинхронизации He-Zn лазера от давлени паров цинка в активном элементе. Предлагаемое устройство содержит активный элемент 1, оптический резонатор , образованный зеркалами 2, источник 3 посто нного тока, модул тор 4 разр дного тока, а также фотоприемник 5 спонтанного излучени , диафрагму 6, выдел ющую участок активного элемента длиной 0,2-2 мм, и усилитель 7 с полосой, лежащей в диапазоне 100-500 кГц.FIG. 1 shows a diagram of an apparatus for carrying out the method; in fig. 2 shows the dependence of the auto-synchronization frequency of the He-Zn laser on the pressure of the gels in the active element; in fig. 3 shows the dependence of the auto-synchronization frequency of the He-Zn laser on the vapor pressure of zinc in the active element. The proposed device contains an active element 1, an optical resonator formed by mirrors 2, a source of direct current 3, a modulator 4 of discharge current, and a spontaneous radiation photoreceiver 5, a diaphragm 6, which separates the active element section of 0.2-2 mm in length, and amplifier 7 with a band lying in the range of 100-500 kHz.

Устройство работает следующим образом ,The device works as follows

- К активному элементу 1, расположенному между зеркалами 2,. подсоедин ют источник 3 посто нного тока и модул тор 4 тока. Затем фотоприемником 5 выдел ют из спонтанного излучени активного элемента с участка длиной 0,2-2 мм, ограниченного диафрагмой 6, сигнал, св занный с колебани ми плазмы, усиливают этот сигнал в полосе частот усилител 7, лежащих в диапазоне 100-500 кГц, и подают на модул тор 4 тока. Модул ци разр дного тока усиленными колебани ми плазмы приводит за счет положительной обратной св зи к сужению спектра колебаний и установлению режима автосинхронизации.- To the active element 1, located between the mirrors 2 ,. DC power source 3 and current modulator 4 are connected. Then, the photodetector 5 is separated from the spontaneous emission of the active element from a section of 0.2-2 mm in length, limited by the diaphragm 6, the signal associated with plasma oscillations amplifies this signal in the frequency band of amplifier 7 lying in the range of 100-500 kHz, and fed to the modulator 4 current. The modulation of the discharge current by amplified plasma oscillations, due to positive feedback, leads to a narrowing of the oscillation spectrum and the establishment of an auto-synchronization mode.

Использование предлагаемого способа позвол ет обеспечить максимальную стабильность выходного излучени в Широком диапазоне изменени параметров активного элемента и окружающей среды. Приведенные на фиг. и 3 зависимости частоты f, автосинхронизации He-Zn лазера от наиболее сильно вли нмцих параметров, т.е. давлени „,, гели и Р, паров циннеUsing the proposed method allows to ensure maximum stability of the output radiation in a wide range of parameters of the active element and the environment. Referred to FIG. and 3 depending on the frequency f, the auto-synchronization of the He-Zn laser on the most strongly influenced parameters, i.e. pressure „,, gels and P, vapor of zinn

2n2n

ка, показывают, что режим синхронизации стратовых колебаний реализуетс во всем диапазоне изменени указанных параметров лазера.They show that the synchronization mode of stratovi oscillations is realized over the entire range of variation of the indicated laser parameters.

Предлагаемый способ стабилизации мощности выходного излучени газового лазера позвол ет существенно повысить стабильность излучени различных лазеров, например, гелий-неонового , гелий-цинкового, гелий-селенового , гелий-ксенонового. Наиболее известный из этих лазеров гелий-кадмиевый лазер типа ЛГ-63 имеет нестабильность мощности выходного излучени до 20%, что в значительной мере ограничивает его применение. Использование данного способа позвол ет уменьшить нестабильность излучени The proposed method of stabilizing the output power of a gas laser can significantly increase the stability of radiation of various lasers, for example, helium-neon, helium-zinc, helium-selenium, helium-xenon. The best-known of these lasers, the LG-63 helium-cadmium laser, has an output power instability of up to 20%, which greatly limits its use. Using this method allows to reduce radiation instability

указанного лазера до 0,3% и расширить область его применени .said laser to 0.3% and expand its scope.

фиг.1figure 1

fac кГцfac kHz

360 S2O360 S2O

ЗОО 280 фиг. 2ZOO 280 of FIG. 2

7 7

Pae,TOpftPae, TOpft

асace

/if/ if

310310

290290

270270

2 фиг:2 fig:

, мторр, mtorr

Claims

1. A METHOD FOR STABILIZING THE POWER OF RADIATION OF A GAS LASER, due to the modulation of the discharge current