RU2431909C2 - System to stabilise frequency of laser radiation - Google Patents
System to stabilise frequency of laser radiation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2431909C2 RU2431909C2 RU2009137713/28A RU2009137713A RU2431909C2 RU 2431909 C2 RU2431909 C2 RU 2431909C2 RU 2009137713/28 A RU2009137713/28 A RU 2009137713/28A RU 2009137713 A RU2009137713 A RU 2009137713A RU 2431909 C2 RU2431909 C2 RU 2431909C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- frequency
- output
- photodetector
- beam splitter
- input
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Lasers (AREA)
- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к измерительной лазерной технике и может использоваться в системах стабилизации частоты излучения, применяемых в лазерных высокочувствительных измерителях вибраций, перемещений и расстояний, в лазерных метрологических стендах, в оптических стандартах частоты.The invention relates to measuring laser technology and can be used in radiation frequency stabilization systems used in laser highly sensitive vibration, displacement and distance meters, in laser metrological stands, in optical frequency standards.
Для бесконтактных измерений сверхмалых вибраций применяют оптические когерентные методы на основе монохроматических свойств лазерного излучения. В этих измерительных устройствах перемещения преобразуются в изменения фаз оптического сигнала, причем коэффициент преобразования зависит от частоты излучения. Поэтому снижение погрешности измерений требует постоянства частоты излучения. Это достигается системами стабилизации частоты. Известные системы стабилизации частоты лазерного излучения используют физические реперы, имеющие экстремальную характеристику, и требуют применения пробной модуляции этой частоты. В таких системах стабильность средней частоты существенно повышается, но возрастают ее кратковременные девиации. Измерение сверхмалых вибраций требует высокоточной стабилизации средней частоты излучения без возрастания кратковременных девиаций, что не позволяет применять непосредственную модуляцию частоты лазеров. Поэтому необходима стабилизация частоты лазерного излучения без ввода тестовой девиации.For non-contact measurements of ultra-small vibrations, optical coherent methods are used based on the monochromatic properties of laser radiation. In these measuring devices, displacements are converted into phase changes of the optical signal, the conversion coefficient being dependent on the radiation frequency. Therefore, reducing the measurement error requires a constant radiation frequency. This is achieved by frequency stabilization systems. Known systems for stabilizing the frequency of laser radiation use physical benchmarks having an extreme characteristic, and require the use of trial modulation of this frequency. In such systems, the stability of the middle frequency increases significantly, but its short-term deviations increase. Measurement of ultra-small vibrations requires high-precision stabilization of the average radiation frequency without increasing short-term deviations, which does not allow the direct modulation of the laser frequency. Therefore, it is necessary to stabilize the frequency of laser radiation without introducing test deviation.
Известна система стабилизации частоты лазерного излучения, которая включает: лазер, эталон, фотоприемник, опорный источник напряжения, регулятор, высоковольтный усилитель [В.А.Жмудь. Прецизионные системы управления лазерным излучением. Учеб. пособие. Новосибирск: НГУ, 2005, с.49].A known system for stabilizing the frequency of laser radiation, which includes: a laser, a standard, a photodetector, a reference voltage source, a regulator, a high-voltage amplifier [V.A. Zhmud. Precision laser control systems. Textbook allowance. Novosibirsk: NSU, 2005, p. 49].
В этом устройстве изменения частоты излучения лазера, которое подается на вход эталона, вызывают изменения мощности сигнала на его выходе за счет свойств характеристики пропускания эталона, которая зависит от входной частоты лазерного излучения. Эти изменения преобразуются в электрический сигнал фотоприемником. Опорный источник формирует сигнал желаемого уровня выходного сигнала на выходе фотоприемника, регулятор формирует усиленный сигнал разности этих величин, который поступает на вход усилителя, где усиливается по мощности. Усиленный сигнал подается на содержащиеся в лазере средства управления частотой и вызывает изменение частоты его излучения. В равновесном состоянии выходной сигнал на выходе фотоприемника совпадает с напряжением опорного источника, поэтому сигнал на выходе регулятора и на выходе высоковольтного усилителя равен нулю; частота излучения лазера не изменяется. При отклонении частоты от предписанного значения коэффициент пропускания света через эталон меняется, поэтому равновесие нарушается, и регулятор вырабатывает сигнал, поступающий через высоковольтный усилитель на лазер и изменяющий частоту лазера в обратном направлении, что возвращает ее к исходному значению. Таким образом, частота оказывается стабилизированной. Недостатком этого устройства является зависимость стабильности частоты от мощности излучения лазера. Изменение этой мощности вызовет изменение мощности сигнала на входе и на выходе эталона и фотоприемника, что приведет к изменению частоты излучения лазера действием регулятора.In this device, changes in the frequency of the laser radiation, which is fed to the input of the standard, cause changes in the signal power at its output due to the properties of the transmission characteristics of the standard, which depends on the input frequency of the laser radiation. These changes are converted into an electrical signal by a photodetector. The reference source generates a signal of the desired level of the output signal at the output of the photodetector, the controller generates an amplified signal of the difference of these values, which is fed to the input of the amplifier, where it is amplified by power. The amplified signal is applied to the frequency control means contained in the laser and causes a change in the frequency of its radiation. In the equilibrium state, the output signal at the output of the photodetector coincides with the voltage of the reference source, so the signal at the output of the regulator and at the output of the high-voltage amplifier is zero; the laser radiation frequency does not change. When the frequency deviates from the prescribed value, the transmittance of light through the standard changes, so the equilibrium is violated, and the controller generates a signal that passes through the high-voltage amplifier to the laser and changes the frequency of the laser in the opposite direction, which returns it to its original value. Thus, the frequency is stabilized. The disadvantage of this device is the dependence of frequency stability on the laser radiation power. A change in this power will cause a change in the signal power at the input and at the output of the standard and the photodetector, which will lead to a change in the laser radiation frequency by the action of the regulator.
Наиболее близкой к заявляемой системе является система, схема которой содержит: лазер, лучерасщепитель, эталон, фотоприемник, синхронный детектор, генератор, регулятор [Газовые лазеры, лазеры на основе конденсированных сред, пропускание атмосферы в оптических диапазонах, индекс длин волн генерации лазеров. Справочник по лазерам, т.1. - М.: Советское радио, 1978, с.224]. Эта система принята за прототип изобретения. В ее схеме устранена зависимость от мощности излучения лазера. Выходом системы также является выход основной мощности излучения с лучерасщепителя 2.Closest to the claimed system is a system whose scheme contains: a laser, a beam splitter, a standard, a photodetector, a synchronous detector, a generator, a regulator [Gas lasers, lasers based on condensed matter, transmission of the atmosphere in the optical ranges, wavelength index of laser generation. Handbook of Lasers, vol. 1. - M .: Soviet Radio, 1978, p.224]. This system is adopted as a prototype of the invention. Its scheme eliminates the dependence on the laser radiation power. The output of the system is also the output of the main radiation power from the
Эта система работает следующим образом.This system works as follows.
Частота излучения лазера изменяется в небольших пределах за счет воздействия на лазер генератора. Излучение лазера, содержащее эти тестовые изменения частоты, поступает через лучерасщепитель и через эталон на фотоприемник. Тестовые изменения частоты порождают синхронные изменения мощности на выходе эталона, что позволяют определять знак наклона характеристики пропускания эталона при данном значении средней частоты и, как следствие, - настраиваться не на фиксированный уровень выходного излучения на выходе эталона, а на экстремум характеристики эталона, то есть на ту точку, где знак наклона меняется. Характеристика пропускания эталона имеет различную крутизну, которая меняет знак вблизи экстремума, проходя через ноль. Определение крутизны этой характеристики осуществляется следующим образом. Если крутизна положительна, то есть рост частоты сопровождается ростом коэффициента пропускания, то модуляция частоты порождает синфазную модуляцию сигнала на выходе эталона. Если же крутизна отрицательна, то модуляция частоты порождает противофазную модуляцию частоты на выходе эталона, поскольку увеличение частоты вызовет уменьшение коэффициента пропускания эталона. Вблизи точки экстремума этой характеристики как увеличение, так и уменьшение частоты излучения вызовет уменьшение коэффициента пропускания, поэтому в выходном сигнале эталона частота модуляции удвоится, то есть основная гармоника будет отсутствовать, а в сигнале будет присутствовать лишь удвоенная частота модуляции. Синхронный детектор осуществляет умножение сигнала с выхода фотоприемника на опорный сигнал с выхода генератора, а результат усредняет (фильтрует). Синфазные сигналы на выходе синхронного детектора формирует положительный сигнал на его выходе, а противофазные - отрицательный. Таким образом, на выходе синхронного детектора сигнал совпадает со значением крутизны характеристики эталона на этой частоте излучения. Регулятор усиливает сигнал с выхода синхронного детектора и подает на средства регулировки частоты в лазере. Образуемый контур с обратной связью осуществляет стабилизацию средней частоты излучения. В точке экстремума характеристики поглощения эталона ее крутизна равна нулю, сигнал обратной связи также равен нулю, обеспечивается равновесие системы, независимо от мощности излучения лазера. В такой системе изменения мощности излучения вызывают лишь изменения коэффициента усиления обратной связи, поэтому не влияют на положение равновесной точки. Таким образом, в такой системе стабильность частоты практически не зависит от стабильности мощности лазерного излучения. Недостатком такой системы является необходимость внесения тестовой девиации непосредственно в лазер, вследствие чего стабилизация средней частоты излучения достигается ценой возрастания ее кратковременных девиаций.The laser radiation frequency varies within small limits due to exposure to the laser generator. Laser radiation containing these test frequency changes is delivered through a beam splitter and through a reference to a photodetector. Test frequency changes produce synchronous changes in power at the output of the standard, which allows you to determine the sign of the slope of the transmission characteristics of the standard at a given value of the average frequency and, as a result, not tune to a fixed level of output radiation at the standard output, but to the extremum of the standard characteristics, i.e. the point where the tilt sign changes. The transmission characteristic of the standard has a different slope, which changes sign near the extremum, passing through zero. Determination of the steepness of this characteristic is as follows. If the slope is positive, that is, the increase in frequency is accompanied by an increase in transmittance, then frequency modulation generates in-phase modulation of the signal at the output of the standard. If the slope is negative, then the frequency modulation generates antiphase modulation of the frequency at the output of the standard, since an increase in frequency will cause a decrease in the transmittance of the standard. Near the extremum point of this characteristic, both an increase and a decrease in the radiation frequency will cause a decrease in the transmittance, therefore, the modulation frequency will double in the output signal of the standard, that is, the main harmonic will be absent, and only double the modulation frequency will be present in the signal. The synchronous detector multiplies the signal from the output of the photodetector to the reference signal from the output of the generator, and the result averages (filters). Common-mode signals at the output of a synchronous detector generate a positive signal at its output, and antiphase signals produce a negative one. Thus, at the output of the synchronous detector, the signal coincides with the slope of the characteristics of the standard at this radiation frequency. The regulator amplifies the signal from the output of the synchronous detector and supplies it to the frequency control means in the laser. The formed loop with feedback stabilizes the average radiation frequency. At the extremum point of the absorption characteristic of the standard, its slope is equal to zero, the feedback signal is also equal to zero, and the system is balanced, regardless of the laser radiation power. In such a system, changes in the radiation power cause only changes in the feedback gain, therefore, do not affect the position of the equilibrium point. Thus, in such a system, the frequency stability is practically independent of the stability of the laser radiation power. The disadvantage of this system is the need to introduce test deviation directly into the laser, as a result of which stabilization of the average radiation frequency is achieved at the cost of increasing its short-term deviations.
Таким образом, прототип не обеспечивает высокой точности стабилизации средней частоты излучения при сохранении высокочастотных девиаций этой частоты неизменными.Thus, the prototype does not provide high accuracy of stabilization of the average frequency of radiation while maintaining high-frequency deviations of this frequency unchanged.
Предлагаемое изобретение решает задачу повышения точности стабилизации средней частоты излучения лазера без возрастания высокочастотных девиаций этой частоты.The present invention solves the problem of improving the accuracy of stabilization of the average frequency of the laser radiation without increasing the high-frequency deviations of this frequency.
Поставленная задача решается тем, что предлагается система стабилизации частоты излучения лазера, содержащая регулятор, соединенный своим выходом с входом стабилизируемого лазера, и генератор, а также расположенный в пучке излучения стабилизируемого лазера первый лучерасщепитель, после которого последовательно установлены: эталон, первый фотоприемник и первый детектор, которая содержит второй лучерасщепитель, имеющий два канала, и расположенный в пучке излучения стабилизируемого лазера после первого лучерасщепителя модулятор, расположенный между первым и вторым лучерасщепителями, соединенный своим входом с выходом генератора, последовательно установленные второй фотоприемник и второй детектор, а также дифференциальный усилитель, причем выход первого фотоприемника и выход второго фотоприемника соединены через дифференциальный усилитель с входом регулятора, вход второго канала второго лучерасщепителя соединен с выходом первого лучерасщепителя, а выход каждого из каналов второго лучерасщепителя оптически соединен с входом одного фотоприемника напрямую и с входом другого фотоприемника - через эталон.The problem is solved by the fact that a stabilization system for the laser radiation frequency is proposed, comprising a regulator connected by its output to the input of a stabilized laser, and a generator, as well as a first beam splitter located in the radiation beam of the stabilized laser, after which a standard, a first photodetector and a first detector are installed in series , which contains a second beam splitter having two channels, and a modulator located in the radiation beam of the stabilized laser after the first beam splitter, located between the first and second beam splitters, connected to the output of the generator by its input, a second photodetector and a second detector in series, as well as a differential amplifier, the output of the first photodetector and the output of the second photodetector connected via a differential amplifier to the input of the regulator, the input of the second channel of the second beam splitter connected to the output of the first beam splitter, and the output of each channel of the second beam splitter is optically connected to the input of one photodetector directly and with one another photodetector - through the standard.
Для большей точности стабилизации система может содержать дополнительный генератор и дополнительный модулятор, установленные последовательно между первым лучерасщепителем и вторым лучерасщепителем.For greater stabilization accuracy, the system may include an additional generator and an additional modulator mounted in series between the first beam splitter and the second beam splitter.
В предлагаемой системе тестовая девиация не воздействует непосредственно на частоту лазерного излучения. Эта девиация вводится лишь в отщепленный пучок света, предназначенный для работы системы стабилизации, на выход устройства поступает свет, в котором отсутствует высокочастотная девиация. Это достигается применением, например, акустооптического модулятора, который позволяет ввести частотный сдвиг в пучок лазерного излучения. Далее в эталон могут быть введены одновременно два пучка излучения, сдвинутый по частоте и исходный. Если частоты обоих этих пучков находятся в пределах одной нелинейной характеристики пропускания эталона, то знак разности выходных сигналов зависит от наклона этой характеристики. Но даже если эти частоты отстоят существенно, то вследствие того, что характеристика эталона, как правило, имеет несколько гребней, есть возможность выбрать разностную частоту таким образом, чтобы две получаемые частоты располагались на участках этой характеристики с различными знаками ее наклона. Оптические сигналы на выходе эталона в этом случае уже не имеют модуляции мощности, поэтому на точность их детектирования может повлиять низкочастотный шум фотоприемника. Однако прием оптических сигналов целесообразно осуществлять гетеродинным способом, то есть смешиванием двух пучков света с различными значениями оптических частот. В результате на выходе фотоприемника сигнал имеет высокочастотную модуляцию, что позволяет качественно отделить его от низкочастотных шумов, порождаемых засветкой и дрейфом смещения фотоприемника. С этой целью могут быть применены детекторы, например синхронные, или узкополосные фильтры с амплитудным детектором на выходе.In the proposed system, test deviation does not directly affect the frequency of laser radiation. This deviation is introduced only into the split-off beam of light, intended for the stabilization system to work, light arriving at the output of the device in which there is no high-frequency deviation. This is achieved by using, for example, an acousto-optical modulator, which allows you to introduce a frequency shift into the laser beam. Further, two radiation beams, shifted in frequency and the initial one, can be simultaneously introduced into the standard. If the frequencies of both of these beams are within the same nonlinear transmission characteristic of the standard, then the sign of the difference of the output signals depends on the slope of this characteristic. But even if these frequencies are significantly separated, then due to the fact that the characteristic of the standard, as a rule, has several ridges, it is possible to choose the difference frequency so that the two frequencies obtained are located in areas of this characteristic with different signs of its slope. In this case, the optical signals at the output of the reference no longer have power modulation; therefore, the low-frequency noise of the photodetector may affect the accuracy of their detection. However, it is advisable to receive optical signals in a heterodyne manner, that is, by mixing two light beams with different optical frequencies. As a result, the signal at the output of the photodetector has a high-frequency modulation, which allows it to be qualitatively separated from the low-frequency noise generated by exposure and drift of the photodetector bias. For this purpose, detectors, for example synchronous, or narrow-band filters with an amplitude detector at the output, can be used.
Лазер может быть выполнен, например, на гелий-неоновой смеси. Лучерасщепители могут быть выполнены в виде стеклянных пластин. Модулятором частоты может служить акустооптический модулятор. Эталоном может служить поглощающая ячейка, например, на парах метана.The laser can be performed, for example, on a helium-neon mixture. The beam splitters can be made in the form of glass plates. The frequency modulator can be an acousto-optical modulator. An absorption cell, for example, on methane vapor, can serve as a reference.
Фотоприемником может служить фоторезистор, охлажденный жидким азотом. Дифференциальный усилитель может быть выполнен на операционном усилителе. Регулятор может быть выполнен на операционных усилителях с соответствющими схемами коррекции (пропорционально-интегральный регулятор), оснащенных усилителем мощности на выходе.A photodetector cooled by liquid nitrogen can serve as a photodetector. The differential amplifier may be performed on an operational amplifier. The controller can be performed on operational amplifiers with corresponding correction schemes (proportional-integral controller) equipped with an output power amplifier.
Генератор может быть выполнен по одной из типовых схем кварцевых генераторов.The generator can be made according to one of the typical schemes of crystal oscillators.
Детекторы могут быть выполнены, например, как узкополосные фильтры с амплитудными детекторами на выходе.Detectors can be made, for example, as narrow-band filters with amplitude detectors at the output.
Схема предлагаемой системы приведена на фиг.1. Она содержит:The scheme of the proposed system is shown in figure 1. It contains:
- 1 - стабилизируемый лазер;- 1 - stabilized laser;
- 2 - первый лучерасщепитель;- 2 - the first beam splitter;
- 3 - второй лучерасщепитель;- 3 - the second beam splitter;
- 4 - генератор;- 4 - generator;
- 5 - модулятор;- 5 - modulator;
- 6 - эталон;- 6 - standard;
- 7 - первый фотоприемник;- 7 - the first photodetector;
- 8 - второй фотоприемник;- 8 - the second photodetector;
- 9 - первый детектор;- 9 - the first detector;
- 10 - второй детектор;- 10 - second detector;
- 11 - дифференциальный усилитель;- 11 - differential amplifier;
- 12 - регулятор.- 12 - regulator.
Выходом устройства является выход основной мощности излучения от лучерасщепителя 2.The output of the device is the output of the main radiation power from the
Этот устройство работает следующим образом.This device operates as follows.
Подбирается эталон, который имеет нелинейность в двух частотных диапазонах, отличающихся таким частотным сдвигом, который может быть обеспечен модулятором, например акустооптическим. Пример такой характеристики показан на фиг.2. Частотный сдвиг, задаваемый генератором, имеет такую величину, что если, например, частота ν1 излучения на выходе лазера соответствует положительному склону характеристики эталона, то частота ν2 излучения на выходе модулятора соответствует отрицательному склону характеристики эталона (или наоборот). Разность этих частот задается частотой генератора 4, равна частоте его генерации F1 и остается неизменной при изменении частоты генерации лазера ν1, которые осуществляются действием регулятора на лазер.A reference is selected that has non-linearity in two frequency ranges, which differ in such a frequency shift that can be provided by a modulator, for example, acousto-optical. An example of such a characteristic is shown in FIG. The frequency shift specified by the generator is such that if, for example, the radiation frequency ν 1 at the laser output corresponds to a positive slope of the reference characteristic, then the radiation frequency ν 2 at the modulator output corresponds to a negative slope of the reference characteristic (or vice versa). The difference of these frequencies is set by the frequency of the
Через эталон пропускаются части несмещенного и смещенного по частоте пучка. На двух фотоприемниках совмещаются попарно части каждого из этих пучков до эталона и после эталона, причем они совмещаются крест-накрест. А именно: пучок без смещения частоты до прохождения эталона совмещается с пучком со смещением после прохождения эталона, и наоборот. На чертеже эти пучки обозначены буквами а, b, с и d. Интенсивности пучков до прохождения эталона Ia, Id и после его прохождения Ia, Id связаны коэффициентом пропускания на данной частоте.Parts of an unbiased and frequency-shifted beam are passed through the standard. On two photodetectors, parts of each of these beams are combined in pairs before the standard and after the standard, and they are combined crosswise. Namely: a beam without a frequency offset before passing through the standard is combined with a beam with an offset after passing through the standard, and vice versa. In the drawing, these beams are indicated by the letters a, b, c and d. The beam intensities before passing the standard I a , I d and after passing it I a , I d are related by the transmittance at this frequency.
Поэтому имеют место следующие соотношения:Therefore, the following relations hold:
Ib=IdK( ν2), Ic=IaK(ν1).I b = I d K (ν 2 ), I c = I a K (ν 1 ).
Здесь K(ν1) коэффициент пропускания эталона на данной частоте.Here K (ν 1 ) is the transmittance of the standard at a given frequency.
На фотоприемник 7 поступает смесь пучков а и b, а на фотоприемник 8 - смесь пучков с и d. Поскольку выходной сигнал фотоприемника в гетеродинном режиме равен произведению поступающих на него интенсивностей света, то на выходах первого и второго фотоприемников будут формироваться сигналы, пропорциональные соответственно следующим величинам:The
U1=Ia IcK(ν2), U2=IaIcK(ν1).U 1 = I a I c K (ν 2 ), U 2 = I a I c K (ν 1 ).
Таким образом, оба сигнала на выходах фотоприемников 7 и 8 имеют одинаковый множитель, пропорциональный произведению интенсивностей двух пучков, на входе эталона, а отличаются множителем, описывающим зависимость коэффициента пропускания эталона от частоты. Амплитуда этих сигналов детектируется с помощью детекторов 9 и 10, а сигнал, пропорциональный их разности, формирует затем дифференциальный усилитель 11. Как видно из фиг.4, при возрастании частоты лазерного излучения сигнал на выходе эталона в разных пучках получит приращение мощности различных знаков, и только в некотором фиксированном по отношению к характеристике эталона значении разностный сигнал будет равен нулю. То есть сигнал на выходе дифференциального усилителя 11 пропорционален отклонению частоты от некоторого значения, характерного для данного эталона, поэтому он может служить сигналом ошибки для регулятора. Регулятор служит для обеспечения этой обратной связи. Это позволяет в контуре с отрицательной обратной связью обеспечить стабилизацию частоты без применения тестовой девиации непосредственно к лазеру.Thus, both signals at the outputs of
Таким образом, стабилизация частоты осуществляется без разрушения кратковременной стабильности лазерного излучения. В результате повышается точность стабилизации средней частоты лазерного излучения без возрастания высокочастотных девиаций этой частоты. Это позволяет повысить точность оптических измерений при применении лазера с такой системой стабилизации.Thus, frequency stabilization is carried out without destroying the short-term stability of laser radiation. As a result, the accuracy of stabilization of the average frequency of laser radiation increases without an increase in the high-frequency deviations of this frequency. This improves the accuracy of optical measurements when using a laser with such a stabilization system.
Исходя из вышеизложенного можно утверждать, что предлагаемая система обеспечивает повышенную точность стабилизации средней частоты без возрастания высокочастотных девиаций этой частотыBased on the foregoing, it can be argued that the proposed system provides increased accuracy of stabilization of the average frequency without increasing high-frequency deviations of this frequency
Дополнительно точность стабилизации в этом устройстве можно повысить, обеспечив настройку на единственный резонанс, для чего разность частот ν2-ν1 необходимо сделать небольшой. Для этого потребуется дополнительный акустооптический модулятор 13 и дополнительный генератор 14, как показано на фиг.3.Additionally, the stabilization accuracy in this device can be improved by providing tuning to a single resonance, for which the frequency difference ν 2 -ν 1 must be made small. This will require an additional acousto-
В этом случае один модулятор формирует сдвиг частоты на величину F1, а второй - на величину F2. Значительная величина каждой из этих частот (обычно около 80 МГц) задается физическими особенностями акустооптического модулятора. Частоты F1 и F2 могут отличаться на небольшую величину, например 1 КГц.In this case, one modulator generates a frequency shift by an amount of F 1 , and the second by a value of F 2 . A significant value of each of these frequencies (usually about 80 MHz) is determined by the physical characteristics of the acousto-optical modulator. The frequencies F 1 and F 2 may differ by a small amount, for example 1 KHz.
Дополнительное преимущество такой схемы состоит в том, что лучи с частотным сдвигом могут использоваться не только для системы стабилизации частоты лазерного излучения, но и в качестве опорных лучей в дифференциальном виброметре (измерителе перемещений), где также требуются сдвинутые по частоте пучки для получения сигнала на высокой несущей частоте. Пример такой схемы приведен на фиг.4. Введение отражателя 15, фотоприемника 16, фазометра 17, зеркала 18 и лучерасщепителя 19 преобразует эту схему в полную схему виброметра или измерителя перемещений. Действительно, перемещение отражателя 15 вызывает изменение фазы отраженного луча, в гетеродинном сигнале фаза также изменится пропорционально этому перемещению, поэтому на выходе фотоприемника 16 сигнал изменит фазу, что может быть измерено фазометром. Введение второго комплекта элементов 15, 16 и 18 позволяет преобразовать схему в дифференциальный виброметр для измерения разностей перемещений и вибраций.An additional advantage of such a scheme is that frequency-shifted beams can be used not only for stabilizing the frequency of laser radiation, but also as reference beams in a differential vibrometer (displacement meter), where frequency-shifted beams are also required to obtain a signal at a high carrier frequency. An example of such a circuit is shown in figure 4. The introduction of a
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009137713/28A RU2431909C2 (en) | 2009-10-12 | 2009-10-12 | System to stabilise frequency of laser radiation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009137713/28A RU2431909C2 (en) | 2009-10-12 | 2009-10-12 | System to stabilise frequency of laser radiation |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2009137713A RU2009137713A (en) | 2011-04-20 |
| RU2431909C2 true RU2431909C2 (en) | 2011-10-20 |
Family
ID=44050946
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009137713/28A RU2431909C2 (en) | 2009-10-12 | 2009-10-12 | System to stabilise frequency of laser radiation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2431909C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2723230C1 (en) * | 2020-01-30 | 2020-06-09 | Общество с ограниченной ответственностью «Лазерлаб» (ООО «Лазерлаб») | Laser system with laser frequency stabilization |
-
2009
- 2009-10-12 RU RU2009137713/28A patent/RU2431909C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2723230C1 (en) * | 2020-01-30 | 2020-06-09 | Общество с ограниченной ответственностью «Лазерлаб» (ООО «Лазерлаб») | Laser system with laser frequency stabilization |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2009137713A (en) | 2011-04-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10215816B2 (en) | Magnetic field measuring apparatus | |
| US6891149B1 (en) | Optical phase detector | |
| US10488259B2 (en) | Apparatus and method for measurement of optical frequency shifts | |
| CN102005693B (en) | Laser frequency stabilizing method and device for precision metrology | |
| US20110122904A1 (en) | Methods And Systems For Frequency Stabilisation Of Multiple Lasers | |
| US20090212763A1 (en) | Optical sensor, optical current sensor and optical voltage sensor | |
| US11874113B2 (en) | Bidirectional optical-carrying microwave resonance system based on circulator structure and method for detecting angular velocity by said system | |
| CN112731353B (en) | High-precision optical calibration device and method for large-range distance measurement | |
| EP3999837A1 (en) | Chirped laser dispersion spectrometer and method | |
| CN210693007U (en) | System for inhibiting single-frequency phase noise of laser | |
| US6744793B2 (en) | Method and apparatus for stabilizing a broadband source | |
| Zhang et al. | Absolute distance measurement using sinusoidal phase modulating frequency sweeping interferometry with a reference interferometer | |
| US11378401B2 (en) | Polarization-maintaining fully-reciprocal bi-directional optical carrier microwave resonance system and angular velocity measurement method thereof | |
| US7420689B2 (en) | Method for determining the refractive index during interferometric length measurement and interferometric arrangement therefor | |
| CN111751845B (en) | Laser radar frequency locking device and method for gas detection | |
| JP2018032822A (en) | Frequency-stabilized laser | |
| RU2431909C2 (en) | System to stabilise frequency of laser radiation | |
| CN107655506B (en) | Fiber grating sensing demodulation device based on microwave frequency mixing technology | |
| Ying et al. | An open-loop RFOG based on 2nd/4th harmonic feedback technique to suppress phase modulation index’s drift | |
| JP6989852B2 (en) | Electric field sensor | |
| Ying et al. | Closed-loop RFOG based on square wave quadrature demodulation | |
| US6243401B1 (en) | Methods and apparatus for wavelength measurement and tracking using a semiconductor laser amplifier | |
| CN113225126B (en) | Test system and measurement method of phase modulator | |
| JPS60253953A (en) | Measurement system for gas concentration | |
| CN118687670A (en) | Laser interferometer |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20111013 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20130620 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20181013 |