[其他]雙縱模雙頻激光光源自控式熱穩(wěn)頻裝置

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• 申請?zhí)枺?/td>: 101985000002379
• 申請日: 1985-04-01
• 公開（公告）號: CN85102379B
• 公開（公告）日: 1988-04-13
• 發(fā)明（設計）人: 周肇飛
• 申請（專利權）人: 成都科技大學
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種通過改變氣體激光器放電管電流來改變其工作溫度，穩(wěn)定諧振腔長度，使兩個縱模同時并存的穩(wěn)頻電路。它使雙頻激光光源不需加磁場也不用壓電陶瓷裝置。成本低、穩(wěn)頻精度高，拍頻頻率高（可用于靜、動態(tài)測量）裝置簡便可靠。

本項發(fā)明屬于光電技術領域，創(chuàng)新在于采用新的工作原理制成了質優(yōu)價廉的穩(wěn)頻裝置。

現(xiàn)有的雙頻激光系統(tǒng)（產品）中激光管的材料都采用小膨脹系數(shù)材料或無膨脹材料制成，用壓電陶瓷穩(wěn)頻，加固定磁場使形成塞曼分裂獲得雙頻激光。采用這種原理的激光系統(tǒng)，激光管和穩(wěn)頻電路都具有結構復雜。價格昂貴的缺點。

1972年聯(lián)幫德國曾有人在《Applied Optic》ApriL，1972發(fā)表過利用加熱激光器諧振控的方法達到穩(wěn)頻的原理研究報告。穩(wěn)頻精度不低于1×10^-7，但只限于光學原理，未發(fā)表過控制電路或其它工作原理，也未形成產品，以后亦無進一步報導。發(fā)明人從西德得知：該系統(tǒng)存在問題的關鍵是穩(wěn)頻控制電路一直存在問題。工廠生產未能成功。

本項發(fā)明目的在于提供了用改變放電管電流，從而改變溫度調節(jié)激光器腔長的雙頻激光器頻率和模式的穩(wěn)定裝置，已完全解決了穩(wěn)頻控制問題，經國家計量局成都計量測試研究院檢定，穩(wěn)頻精度達到了2×10^-9，而且簡單可靠。

這種穩(wěn)頻激光光源主要用途是作為雙頻激光干涉儀的光源。實際上決定雙頻激光干涉儀精度、成本、應用范圍以及他們區(qū)別于單頻干涉儀的最主要因素正是穩(wěn)頻激光光源。

本發(fā)明裝置的原理說明圖如附圖所示。圖中（1）為氦（He）-氖（Ne）激光器。（2）、（3）為布儒斯特窗。（4）、（5）為放大器（741）。〈＆＆〉（6）為光電耦合器。（7）為時間比較電路。（8）為受控調壓電橋。（9）為普通倍壓整流器。

裝置本身涉及的都是比較簡單易行的技術。激光的兩個縱模被兩個正交放置的布儒斯特窗或一個偏振分光器分別取樣，如果激光的兩個縱模強度不等，則圖中兩個極性相反連接的光電管將有不平衡電壓輸出到放大器（4），經放大器（4）和積分器（5）被放大、積分的不平衡電壓使光電耦合器（6）中的發(fā)光二極管明暗變化，光電三極管輸出訊號變化，進而通過與其相聯(lián)的大功率晶體管使受控調壓電橋（8）中的二極管導通或阻塞。當它們導通時，235伏交流電壓加到普通倍壓整流器（9）即任何一種普通激光電源的電源輸入端，使（9）的輸出、電壓上升，導致激光器放電電流增大，溫度上升。如果電橋阻塞時，交流電壓只能通過與電橋並聯(lián)的電阻產生壓降后到達激光電源（9）使激光電源（倍壓整流器）（9）的輸入電壓降低、使激光管（1）的放電電流減小，溫度降低，從而調節(jié)諧振腔的長度。這樣使兩個相鄰縱模的競爭總是處于強度相近的相持狀態(tài)，得到穩(wěn)定的雙頻激光輸出。此電路能夠適應各種常用的小型He-Ne氣體激光器，其關鍵在于時間比較電路（7）。時間比較電路（7）的功能是：根據(jù)激光管的換模時間間隔自動，決定使激光管達到必要的熱平衡狀態(tài)所需的在某固定電壓下加熱時間。它由積分電路和繼電電路組成，因開機后激光管由冷到熱，縱模由快到慢交替變換。放大器（4）輸出相應的正、負交變的電壓，這個交變電壓的半周向積分電路充電，積分電路的時間常數(shù)是事先調好的。當換模周期過短時，積分電路每次充電都不能達到使與其相聯(lián)的繼電電路斷開的門限電位，只有當換模周期足夠長，即激光管被預熱到一定程度時，積分電路被充電到設定電位，繼電器斷開，中斷受控電橋（8）的被短路狀態(tài)，激光管的預熱過程結束，穩(wěn)頻電路轉入正常工作。利用上述時間比較電路的優(yōu)點是：能夠保證不受環(huán)境溫度、通風以及激光管型號、材料的影響、保證預熱到需要的程度。（如果不要求自動化，時間比較電路（7）也可以簡化為一個開關，但必須按事先已規(guī)定好的換模周期開、閉。）（若固定電壓下加熱時間不夠可以再次接通繼續(xù)預熱，達到要求后再切換到自動狀態(tài)。如果沒有這一措施，則有可能達不到穩(wěn)頻要求），然后通過受控調壓電橋（8）（也可以是其他任何一種可控的交流電壓調節(jié)器）。

本發(fā)明裝置的優(yōu)點為：

1.成本低廉，初步估算本裝置造價僅為現(xiàn)在用塞曼分裂原理雙頻激光光源產品的10-20%。

2.穩(wěn)頻精度高，且抽頻頻率高，可達到500-600MHZ。可用于變化相當快的動態(tài)測量。