[其他]一種短腔縱向塞曼He-Ne雙頻激光器

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 101985000000730
• 申請日: 1985-04-01
• 公開（公告）號: CN85100730B
• 公開（公告）日: 1986-07-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 游江南
• 申請（專利權(quán)）人: 北京科學(xué)儀器廠
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明采用商用短內(nèi)腔Ｈｅ－Ｎｅ激光器作為主體，采用溫控進行頻率穩(wěn)定。溫控?zé)峤z電熱器為雙線并繞在管殼上的電熱絲，并分成兩段。一段負責(zé)快速調(diào)節(jié)，另一段負責(zé)大行程調(diào)節(jié)。電熱絲的通斷由頻率失調(diào)量訊號與附加交流訊號共同控制，從而抑制了溫控過程中的過沖，并平均了頻率失調(diào)量訊號中噪聲的影響。頻率失調(diào)量可控制到ν０／ν０＜３×１０^-9。本發(fā)明具有不受電干擾，抗振性強，穩(wěn)定度好，壽命長，易于商品化等優(yōu)點，且價格只為已有雙頻激光器的１／１０－１／５。

本發(fā)明屬一種激光器，一般短腔He-Ne雙頻激光器，頻率穩(wěn)定是靠控制繞在激光管外殼上的加熱線圈中的電流來實現(xiàn)的，如已有技術(shù)里的GB1448676，其缺點是：此種激光器中存在快速調(diào)節(jié)與大調(diào)諧量之間的矛盾;另外，調(diào)諧曲線中的偶次項使平衡點產(chǎn)生移動。

本發(fā)明針對以上缺點進行了改進。

附圖1是一種短腔縱向塞曼He-Ne雙頻激光器示意圖，圖中（1）為端部熱絲電熱器，（2）為中部熱絲電熱器，（3）為電子開關(guān)，（4）為電容器，（5）為附加交流訊號，（6）為頻率失調(diào)量訊號，（7）為短內(nèi)腔激光器，（8）為環(huán)形磁鐵。

附圖2是電熱器獲得的平均加熱功率。

附圖3是實施例圖。

短腔縱向塞曼He-Ne雙頻激光器的要點在于：有兩個雙線并繞在玻殼激光管外殼上的熱絲電熱器（1）和（2），（1）位于激光管（7）的端部，并在磁鐵之外，電阻較小，負責(zé)快速調(diào)諧量，（2）位于激光管的中部并在磁鐵之中，電阻較大，負責(zé)慢速大調(diào)諧量;頻率的穩(wěn)定靠控制熱絲電熱器中的功率來實現(xiàn)，即熱絲電熱器中的加熱功率與頻率失調(diào)量訊號之間成奇次函數(shù)關(guān)系;熱絲電熱器的控制由電子開關(guān)（3）控制;電子開關(guān)（3）是由頻率失調(diào)量訊號（6）和附加交流訊號（5）共同控制;熱絲電熱器功率與頻率失調(diào)量之間的關(guān)系，按下列規(guī)則變化：當(dāng)v＝v₀+△v₀時，加熱功率為常數(shù)P₀;v＝v₀-△v₀時，加熱功率為零，當(dāng)v在v₀±△v₀之間時，加熱功率隨v增加而增加，當(dāng)v在v₀附近時，加熱功率與v成線性關(guān)系。

工作原理：頻率失調(diào)量訊號（6）與附加交流訊號（5）共同控制電子開關(guān)（3）。（6）和（5）的合成訊號為正時，開關(guān)導(dǎo)通（或關(guān)閉），當(dāng)合成訊號為負時，開關(guān)關(guān)閉（或?qū)ǎ纱嗽诟郊佑嵦柕囊恢芷趦?nèi)，電熱器獲得的平均加熱功率如圖2所示，即獲得了頻率失調(diào)量與加熱功率之間的奇次函數(shù)關(guān)系。端部熱絲電熱器（1）雙線并繞在激光管的端部，比中部熱絲電熱器（2）的加熱電阻小，并且暴露在磁鐵之外，熱量容易發(fā)散，因而負責(zé)快速調(diào)節(jié)。中部電熱器（2）雙線并繞在激光管中部，閉在磁鐵（8）之內(nèi)，具有較大的電阻，可負責(zé)大的頻率調(diào)節(jié)量。

由于熱絲功率與頻率失調(diào)量之間的奇次函數(shù)關(guān)系，所以激光頻率自動鎖定在（v₀-△v₀）與（v₀+△v₀）之間。由于加熱功率在（v₀-△v₀）與（v₀+△v₀）之間的漸變關(guān)系，抑制了溫控過程中由于熱慣性而引起的頻率的過沖。由于在v₀附近加熱功率與頻率失調(diào)量之間的線性關(guān)系，以及由于大的熱慣性，從而平均了頻率失調(diào)量訊號（6）中的無規(guī)噪聲的影響，保證了穩(wěn)頻系統(tǒng)具有高的閉環(huán)增益，而近似于無差調(diào)節(jié)系統(tǒng)，也就是保證了△v₀+v₀的值達到3×10^-9以內(nèi)，這種激光器腔長不受外界電干擾，而且還能抵抗較為強烈的機械振動，壽命長。加工工藝簡單，價格便宜，是目前國內(nèi)外市場價格的10%～20%，該激光器容易制造技術(shù)指標(biāo)容易保證，容易商品化，這樣就大大提高了經(jīng)濟效益。

附圖3為本發(fā)明的一實施例，其中端部熱絲電熱器（1）的電阻為20Ω，中部熱絲電熱器（2）的電阻為50Ω，加熱絲全長為3.5M，直徑為0.5mm，表面絕緣。至于雙線并繞措施，電子開關(guān)（3）的實現(xiàn)，頻率失調(diào)訊號（6）與附加交流訊號（5）的產(chǎn)生都是已有技術(shù)。

此種溫控穩(wěn)頻的方法，還可以用來穩(wěn)定其它激光器的頻率，例如穩(wěn)定250mm商用內(nèi)腔He-Ne激光器的頻率。