[其他]一種短腔縱向塞曼He-Ne雙頻激光器

在審

• 申請號: 101985000000730
• 申請日: 1985-04-01
• 公開（公告）號: CN85100730B
• 公開（公告）日: 1986-07-02
• 發明（設計）人: 游江南
• 申請（專利權）人: 北京科學儀器廠
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明采用商用短內腔Ｈｅ－Ｎｅ激光器作為主體，采用溫控進行頻率穩定。溫控熱絲電熱器為雙線并繞在管殼上的電熱絲，并分成兩段。一段負責快速調節，另一段負責大行程調節。電熱絲的通斷由頻率失調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，并平均了頻率失調量訊號中噪聲的影響。頻率失調量可控制到ν０／ν０＜３×１０^-9。本發明具有不受電干擾，抗振性強，穩定度好，壽命長，易于商品化等優點，且價格只為已有雙頻激光器的１／１０－１／５。

本發明屬一種激光器，一般短腔He-Ne雙頻激光器，頻率穩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的，如已有技術里的GB1448676，其缺點是：此種激光器中存在快速調節與大調諧量之間的矛盾;另外，調諧曲線中的偶次項使平衡點產生移動。

本發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，（4）為電容器，（5）為附加交流訊號，（6）為頻率失調量訊號，（7）為短內腔激光器，（8）為環形磁鐵。

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，負責快速調諧量，（2）位于激光管的中部并在磁鐵之中，電阻較大，負責慢速大調諧量;頻率的穩定靠控制熱絲電熱器中的功率來實現，即熱絲電熱器中的加熱功率與頻率失調量訊號之間成奇次函數關系;熱絲電熱器的控制由電子開關（3）控制;電子開關（3）是由頻率失調量訊號（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量之間的關系，按下列規則變化：當v＝v₀+△v₀時，加熱功率為常數P₀;v＝v₀-△v₀時，加熱功率為零，當v在v₀±△v₀之間時，加熱功率隨v增加而增加，當v在v₀附近時，加熱功率與v成線性關系。

工作原理：頻率失調量訊號（6）與附加交流訊號（5）共同控制電子開關（3）。（6）和（5）的合成訊號為正時，開關導通（或關閉），當合成訊號為負時，開關關閉（或導通），由此在附加訊號的一周期內，電熱器獲得的平均加熱功率如圖2所示，即獲得了頻率失調量與加熱功率之間的奇次函數關系。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，熱量容易發散，因而負責快速調節。中部電熱器（2）雙線并繞在激光管中部，閉在磁鐵（8）之內，具有較大的電阻，可負責大的頻率調節量。

由于熱絲功率與頻率失調量之間的奇次函數關系，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量之間的線性關系，以及由于大的熱慣性，從而平均了頻率失調量訊號（6）中的無規噪聲的影響，保證了穩頻系統具有高的閉環增益，而近似于無差調節系統，也就是保證了△v₀+v₀的值達到3×10^-9以內，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，是目前國內外市場價格的10%～20%，該激光器容易制造技術指標容易保證，容易商品化，這樣就大大提高了經濟效益。

附圖3為本發明的一實施例，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（3）的實現，頻率失調訊號（6）與附加交流訊號（5）的產生都是已有技術。

此種溫控穩頻的方法，還可以用來穩定其它激光器的頻率，例如穩定250mm商用內腔He-Ne激光器的頻率。