РЕЗОНАНСНЫЙ МЕТОД ЭКСПРЕСС-ОЦЕНКИ ШИРИНЫ ПОЛОСЫ АКТИВНОГО ВЕЩЕСТВА СУБМИЛЛИМЕТРОВОГО ЛАЗЕРА

April 25, 2012 by admin Комментировать »

Киселев В. К., Радионов В. П. ИРЭ им. А. Я. Усикова НАН Украины ул. Акад. Проскуры, 12, Харьков-61085, Украина Тел.: 38(0572)744-83-35, e-mail: kiseliov@ire.kharkov.ua

Аннотация – Описан простой метод измерения ширины полосы излучения активного вещества газоразрядных субмиллиметровых лазеров, для которых имеется возможность настройки на конкретную линию излучения (HCN, DCN, Н20 – лазеры, и т.п.). Измерения проводятся с помощью микрометрического механизма перемещения зеркала лазерного резонатора. Данный метод не требует сложных измерительных процедур и обладает достаточной точностью.

I.  Введение

Ширина полосы излучения активного вещества, наряду с частотой, мощностью и стабильностью, является одним из основных параметров лазера. Этот параметр задает диапазон перестройки лазера и его необходимо учитывать при создании лазерных приборов. На ширину полосы излучения активного вещества субмиллиметровых лазеров оказывают влияние многие параметры, изменяющиеся в процессе работы лазера, такие как температура и давление активного вещества, разрядный ток, скорость прокачки и состав рабочей смеси. Все эти параметры сказываются также на мощности и КПД лазера. Возможно, что некоторые из них оказывают влияние на мощность и КПД лазера косвенно – через изменение ширины полосы излучения активного вещества. При изучении физических процессов, происходящих в субмиллиметровых лазерах возникает интерес контролировать ширину полосы излучения в процессе работы лазера. Для этой цели можно воспользоваться простым резонансным методом контроля ширины полосы излучения активного вещества, который можно применять в субмиллиметровых лазерах с накачкой стабилизированным постоянным током.

II.  Основная часть

Особенностью субмиллиметровых лазеров является то, что для их работы требуется производить настройку резонатора на одну из продольных мод путем изменения расстояния между зеркалами. Для этого, наиболее часто, одно из зеркал, помимо котировочного устройства, снабжается также устройством для осевого перемещения без нарушения юстировки. Как правило, в качестве основного элемента такого устройства используется микрометрический винт, снабженный шкалой для отсчета перемещения в микрометрах. Устройство позволяет использовать резонатор лазера также в качестве волномера. С его помощью можно производить идентификацию различных линий излучения активного вещества, продольных и поперечных мод резонатора.

На рис.1 приведена зависимость мощности лазерного излучения от перемещения подвижного зеркала плоскопараллельного резонатора. Зависимость приведена для DCN лазера с длиной резонатора 1,2м. Подвижное зеркало плавно перемещалось при помощи электродвигателя с безлюфтовым редуктором, а показания от приемника излучения подавались на самопишущее устройство. На ленте самописца видны два мощных пика излучения, соответствующих настройке лазера на две основные моды линий излучения с длинами волн 190 и 195мкм. Пики меньшей мощности соответствуют высшим модам. Пики повторяются при перемещении зеркала на расстояние равное половине длины волны (95 и 97,5 мкм соответственно). Устройство перемещения зеркала дает возможность получать более десяти повторений каждого пика излучения. Это позволяет с достаточной точностью производить идентификацию линий.

Рис. 1. Зависимость мощности лазерного излучения от перемещения подвижного зеркала резонатора.

Fig. 1. Relation of laser radiation power vs. a mobile mirror of the resonator movement

Ширина пика мощности на ленте самопишущего устройства пропорциональна ширине полосы излучения активного вещества и длине резонатора. Рассмотрим лазерный резонатор, расстояние между закалами которого составляет п полуволн и изменяется путем перемещения одного из зеркал (рис.2). В реальных резонаторах субмиллиметровых лазеров расстояние между зеркалами в несколько тысяч раз превышает длину волны.

По относительному уровню мощности на уровне 0,5 от максимального перемещение зеркала составляет 13мкм, что соответствует ширине полосы примерно 9

Мгц. Эти значения согласуются со значениями полученными с помощью метрологического оборудования в работах [1, 2].

где АХ – диапазон длин волн, в котором наблюдается генерация (ширина спектра излучения активной среды) Поскольку число полуволн п, укладывающееся между зеркалами, равно 2LA0, формула (1) приобретает вид:

III.  Заключение

Для перехода к частотному измерению ширины спектра можно использовать равенство относительного изменения частоты и длины волны. Формула (3) в таком случае приобретает вид

Отсюда получаем ширину спектра излучения активной среды:

Данным методом удобно пользоваться для экспресс измерений ширины полосы излучения активной среды при различных режимах работы субмиллиметрового лазера. При этом для проведения измерений не требуется никакая дополнительная аппаратура и не нужно осуществлять сложные измерительные процедуры. Значения ширины полосы излучения активной среды, полученные при экспериментальной проверке описанного метода, согласуются с измерениями, проведенными ранее другими известными методами.

IV. Список литературы

1.  В. В. Шмидт, С. Ф. Дюбко, В. А. Свич, А. Н. Топкое,

Р. А. Валитов. Измерение частоты газового лазера с длиной волны 0,337 и 0,311 мм. // Радиотехника и электроника, 14 № 9 1969 г., с.1708 – 1709.

2.  В. А. Бондарев, Р. А. Валитов, М. Е. Жаботинский,

А. Я. Лейкин, Н. С. Соловьев, Б. В. Телегин. Измерение частоты ОКГ на HCN. Измерит, техника,№ 11,1970г. с. 5-8.

RESONANT METHOD OF THE EXPRESS ESTIMATION OF BANDWIDTH OF ACTIVE SUBSTANCE IN THE SUBMILLIMETER LASER

Kiseliov V. K., RadionovV. P.

IRE NAS of Ukraine 12, Ac. Proskura St., Kharkov, 61085, Ukraine Tel: 38(0572) 7448-335 E-mail: kiseliov@ire.kharkov.ua

Abstract – The simple method of radiation bandwidth measurement of the submillimeter laser is presented. The additional measuring equipment is not required for this method. Measurements are carried out by means of the micrometric mechanism of the resonator mirror moving

I. Introduction

The radiation bandwidth of active substance is an important parameter of laser. This parameter is interrelated to other important parameters of the laser. The value of this parameter is changed at various operation regimes of the laser. It is important to control the value of this parameter during laser investigations.

II. Method

Submillimeter lasers are usually supplied with the micrometric mechanism of resonator mirror moving. Moving of a mirror causes occurrence of power peaks of laser radiation. The width of power peak is proportional to radiation bandwidth of active substance and length of the resonator. The radiation bandwidth of active substance can be calculated using the formula:

fo is the radiation central frequency,

L is the resonator length,

AL is the value of moving mirror shift within the limits of the laser radiation zone.

III. Conclusion

The offered method of radiation bandwidth of active substance measurement is useful for the laser researches. The measurements executed by means of this method agree with ones executed by other known methods.

Источник: Материалы Международной Крымской конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии»

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты