Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Влияние оптических свойств активной среды He-Ne лазера на стабильность частоты излучения Ли Гун Док 0

Влияние оптических свойств активной среды He-Ne лазера на стабильность частоты излучения
<
Влияние оптических свойств активной среды He-Ne лазера на стабильность частоты излучения Влияние оптических свойств активной среды He-Ne лазера на стабильность частоты излучения Влияние оптических свойств активной среды He-Ne лазера на стабильность частоты излучения Влияние оптических свойств активной среды He-Ne лазера на стабильность частоты излучения Влияние оптических свойств активной среды He-Ne лазера на стабильность частоты излучения Влияние оптических свойств активной среды He-Ne лазера на стабильность частоты излучения Влияние оптических свойств активной среды He-Ne лазера на стабильность частоты излучения
>

Данный автореферат диссертации должен поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - 240 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Ли Гун Док 0. Влияние оптических свойств активной среды He-Ne лазера на стабильность частоты излучения : ил РГБ ОД 61:85-1/2374

Содержание к диссертации

Введение

ГЛАВА I. Анализ дестабилизирующих факторов (обзор литературы) 7

1.1. Флуктуации оптической длины резонатора . из-за внешний воздействий 111

1.2. Влияние показателя прелокления активной среды, на стабильность частоты генерации 17

1.2.1. Колебания в.плазме газового разряда Не-Уелазера 20

1.2.2. Влияние, колебаний тока разряда на. частотные-характеристики 23

1.2.3. Оптическая неоднородность-активной среды He-r-fVe лазера 30

Выгоды 36

ГЛАВА 2. Анализ частотных характеристик генерации в газовом лазере . 37

2.1. Связь амплитудных и частотных характеристик генерации 37

2.1.1. Уравнение для матрицы плотности атомов рабочей среды 38

2.1.2. Уравнения для напряженности электрического поля в.лазере 53

2.2. Дисперсия рабочего перехода 62

2.3. Роль метастабильного уровня неона IS с учетом насыщения рабочего переходв . 74

Выводы 78

ГЛАВА 3. Исследование влияния тока разряда на показатель преломления активной среды лазера . 79

3.1. Основные методы измерения показателя, преломления 80

3.2. Описание экспериментальной установки. 82

3.2.1. Описание оригинальных узлов установки . 85

3.2.2. Градуировка и тестирование установки 100

3.3. Основные экспериментальные.результаты и их обсуждение. 110

Выводы. 126

Заключение 128

Литература. 131

Введение к работе

На протяжении всей истории развития квантовой электроники роль одночастотных стабилизированных лазеров неуклонно росла. Это обусловлено не только практикой использования этих лазеров, но и общефизическим научным интересом к данной проблеме. Достижения в деле стабилизации частоты излучения лазеров и передачи стабилизированной частоты в различные диапазоны спектра позволили, перейти в 1983 году на новое определение единицы длины - метра. Не будучи привязанным к какому-нибудь конкретному источнику света, новое определение ло-прежнему обязывает воспроизводить метр.через -длину волны-излучения, но-.теперь у же.определяемую из измерений частоты. Это, естественно,ещё более подняло значимосшь частотностабилизированных лазеров _и актуальность исследований, направленных на повышение стабильности. ,. - . Успех.в повышении стабильности частоты газоразрядных лазеров, в. частности,гелий-неоновых, зависит не.только от достижений нелинейной спектроскопии в получении узких релерных структур, но. и от полноты значений дестабилизирующих.факторов и механизмов их воздействия на излучение. Как известно, главными причинами нестабильности частоты являются изменения оптической длины резонатора под действием внешних (вибро, термо и акусто) возмущений и внутренних технических флуктуации плазмы активной среды. В настоящее время достаточно хорошо.изучена первая группа факторов. Это позволило усовершенствовать технику стабилизации и достичь таких степеней стабильности (~10 и выше), когда заметную роль начинают играть плазменные флуктуации. Резерв дальнейшего повышения стабильности теперь состоит в тщательном изучении механие-мов воздействия на оптические характеристики газоразрядной плазмы каждым из плазменных возмущений. В пользу этого утверждения свидетельствует тот факт, что теоретический предел стабильности * S «( частоты лазеров все еще не достигнут.

Целью настоящей работы является исследование влияния оптических свойств активной среды Нб-№> лазера на стабильность частоты излучения на основе решения следующих задан: теоретического исследования воздействия внутренних возмущений на оптические характеристики активной среды; оценки роли фактора оптических характеристик в комплексе возмущающих факторов; разработки метода измерения.показателя преломления плазмы газового разряда с чувствительностью порядка 10"* ; . экспериментального исследования связи- технических флуктуации лазерных параметров с показателем преломления активной среды..

Диссертация-состоит из введения, трех глав и заключения.

Первая.глава носит обзорный характер. В ней проанализированы литературные данные по теоретическим и экспериментальным исследованиям воздействия.различных лазерных параметров на частотные характеристики излучения.. Систематизация и анализ опублико-. ванных работ, показали, что наиболее, из, .ученными являются внешние дестабилизирующие факторы, ограничивающие стабильность на уровне 10 .При. необходимости достижения стабильности порядка 10 и выше необходимо учитывать флуктуации оптических характеристик (величины показателя преломления и-.его. неоднородности), вызванные техническими-флуктуациями-плазмы,;. .... - Вторая глава содержит.. теоретический .анализ механизмов воз-мущения оптических характеристик.излучения в плазме.тлеющего разряда в смеси газов гелия и неона. Поскольку.все .технические флуктуации газоразрядной плазмы так или иначе приводят к нестабильности тока разряда, анализируется зависимость поведения энергетических и частотных характеристик излучения от тока разряда.

На основании расчета многоуровневой системы смеси газов гелия и неона с учетом наличия метастабильного уровня /Sg- в рамках полуклассической модели показано существование трех каналов передачи изменений накачки в изменения показателя пре ломления: через инверсию рабочего перехода, через изменение поглощающих переходов, вызванное изменением населенности соот ветствующих уровней,и из-за изменения вклада поглощающих пере ходов, вызванного изменением населенности метастабильности уров ня неона iS$ из-за насыщения рабочего перехода. Проанализи рованы условия экспериментального обнаружения предсказанных особенностей. . .... .

В третьей главе изложены,экспериментальные исследования.- -Описывается .предложенная и развитая..в .-работе .неинтерферометри-ческая методика измерения сверхмалых изменений показателя преломления, на уровне 10 * 10" , позволяющая разделить дисперсионную и населенностную части измеряемых изменений. Приводятся результаты разработки оригинальной экспериментальной установки, в которой реализован.разработанный метод. Для этого создан чаотот-ностабилизированный по провалу Лэмба Ие-Ne лазер с расширенной до 300 Гц полосой отработки. В последнем параграфе главы приведены результаты экспериментальных исследований, их обсуждение и сделанные для этого оценки.

В заключении сведены основные результаты работы.

Влияние показателя прелокления активной среды, на стабильность частоты генерации

Гелий-неоновый лазер возбуждается тлеющим разрядом. Для накачки (питания) чаще всего используется постоянный ток при напряжении 1000- 2000 В. В-результате прохождения через газо вую, среду тока разряда часть атомов неона переходит с основно го.уровня на возбужденные. Вследствие.этого флуктуации тока разряда вызывают флуктуации населенностей на всех уровнях ла зерной системы. . Флуктуации тока разряда.включают.собственные колебания в. газоразрядной плазме, а также помехи самого источника питания. Поэтому для обеспечения.постоянства показателя преломления и уменьшения нестабильности частоты источник питания должен быть хорошо застабилизирован.

В отличие от флуктуации в источнике питания, только незначительная часть неустойчивых явлений". в тлеющем разряде относится к флуктуационным процессам. Наибольшая часть представляет регулярные колебания, которые возбуждаются стохастическим способом. К основным видам колебаний, возбуждаемых в плазме газового разряда He-N6 лазера относятся реактивные колебания, бегущие страты и локальные колебания [48, 49] .

Возбуждения реактивных собственных колебаний обусловлено,тем что газовый разряд в совокупности с цепью питания обладает реактивными и активными параметрами. Вся электрическая цепь совместно с разрядом образует колебательный контур. Наличие в этом контуре отрицательного сопротивления, обусловленного падающим участком вольт-амперной характеристики, может привести к автоколебаниям, которые называются реактивными. В газовом разряде реактивные колебания могут возбуждаться без воздействия внешней цепи [48-51] . Частота реактивных колебаний лежит в диапозоне 260 - 750 кГц. Для подавления реактивных колебаний важен тот.факт, что.они.возбуждаются ниже определенного пре-. дельного значения тока разряда. Этот ток для обычных .серийных He-Ne трубок (наполненных с отношением парциальных давле-, ний гелия и.неона 7:1), при. внешней.емкости цепи.питания. 50 100 НФ, сопротивлении нагрузки 50 ,100.0м лежит в области ... 4 8 мА. Наиболее эффективный из практических методов подавления реактивных колебаний.заключается в снижении внешней емкости и подборе оптимального сопротивления нагрузки, исходя из условий стабильности разряда при минимальном токе разряда {48-50 ]..... .Кроме собственных реактивных колебаний в разряде возбуждаются бегущие страты [48, 49, 52-59] . Страты соответствуют волновым процессам в плазме положительного столба и,поэтому характеризуются пространственной зависимостью спектра. Из всего многообразия вида страт наиболее важными являются волны ионизации, обусловленные несовпадением максимумов ионизации и концентрации. Максимумы ионизациирдвинуты в сторону катода, куда обычно перемещается волна ионизации.

В He-N/e лазерах наблюдаются страты, бегущие от анода к катоду со скоростью до. 5 10 см/с [48 . Возникновение самоподдерживающихся страт зависит в основном от длины трубок, рабочего тока, давления гелий-неоновой смеси. Страты могут полностью исчезнуть при уменьшении длины положительного столба. В обычных серийных He-N(? трубках они возбуждаются выше порогового значения тока разряда в области 7 15 мА, их частота лежит в пределах 350 1300 кГц. .

В газоразрядных лазерах заметную роль играют и локальные колебания,возбуждение которых связано с определенными участками-раз-ряда.Локальные колебания бывают,главным образом.двух типов [48,49]: колебания ;двойного слоя (КДС) и колебания в электродных отростках. НДС вызваны образованием двойного-.слоя в областях резкого, изменения диаметра или направления разрядного промежутка [бо] Они возникают.при достижении.током-разряда некоторого минимального значения,которое уменьшается с ростом давления и увеличивается с ростом температуры стенок.-По величине КДС гораздо слабее чем другие-собственные колебания-, реактивные, колебания и страты г- в плазме,но также, усиливаются по длине разрядного промежутка (максимум на- 20$.в трубках длиной до 0,5м).[49.]. ..Частота КДС лежит.в диапазоне от 60 до 180 кГц и незначительно растет с температурой трубки [53,58] --.- .... - В йе-Г/8 -лазере важную роль могутиграть и локальные колебания другого типа, а именно -катодные колебания. Они возбуждаются тогда, когда эмиссия катода превышает ток разряда. Наблюдаются.два ти-па катодных колебаний..Первые лежат в. диапозоне.10 -10 Гц.Вторые имеют-место при использовании оксидного катода,им соответствует диапазон 10 -10 Гц. Амплитуда, катодных.колебаний одного порядка с КДС. Области по. току, этихдвух типов, локальных колебаний-находятся рядом. (49].. Всегда есть такое значение токаразряда, при. котором отсутствуют оба указанных типа локальных колебаний. В разряде с холодным катодом катодные колебания вообще не наблюдаются. Результаты анализа имеющихся сведений в литературе о собственных колебаниях в плазме газового лазера приведены в таблице I. Как видно из таблицы, область существования всех трех типов колебаний перекрывает область существования генерации. 06-ластисуществования отдельных типов видов плазменных колебаний могут перекрываться, в результате этого возможно их взаимодействие.

Уравнения для напряженности электрического поля в.лазере

Классическим способом определения показателя преломления газов является применение двухлучевого интерферометра,- например Рэлея или Жамена с помощью которых можно измерить изменение показателя преломления порядка 10 [l07 I Однако в газовых лазерах оптические характеристики активной среды определяются , как показано в главе 2, помимо всего прочего» наличием сильного электромагнитного поля. Поэтому необходимо измерять оптические характеристики активной среды, влияющие на стабильность частоты в режиме генерации. Классические интерферометрические измерения в этом случае неприменимы из-за невозможности получить пригодное для измерений отношение "сигнал-шум" и большой сложности эксперимента. В то же время в физике лазеров в основном широко развились радиофизические методы измерений, в частности , возможность сравнения частот с очень высокой точностью частот в оптическом диапазоне, что дает возможность измерять оптические характеристики, в частности, показатель преломления с очень высокой чувствительностью в режиме генерации.

В пионерской работе Беннета [17] было оценено влияние модуляции тока разряда на показатель преломления плазмы стабилизированного по частоте Не-Ке лазера с длиной волны 3,39 мкм., в котором выделение сигнала ошибки производилось посредством модуляции усиления возникающей при модуляции тока разряда. Вызываемый этим сдвиг частоты выделялся при помощи вспомогательного од-ночастотного лазера путем оптического гетеродинирования. Сопутствующая модуляция показателя преломления вносила расстройку час-тоты порядка 3 10 , что соответствует АН порядка 10 .

В основном, по литературным данным, в экспериментах изуча - 81 лось влияние.нестабильности тока разряда на частотные характеристики излучения, в частности на девиацию частоты одночастот-ных лазеров [6I,I08J » либ на разностную частоту межмодовых биений в многочастотных лазерах Г81 .

Методика эксперимента в основном основывалась на технике оптического гетеродинирования, и заключалась в сравнении частоты опорного, стабилизированного по частоте лазера, с частотой исследуемого лазера, и анализе разностной частоты от величины тока разряда, а также от девиации разностной частоты при модуляции тока разряда. Подобные измерения были проведены.для He-Ne лазера и в случае генерации на длине волны 1,15 мкм авторами . [но] , а для,длины волны 0,63мкм авторами . [бб]-. Девиация.разностной частоты-связывалась с изменением оптических характеристик активной среды,вчастности, с .показателем преломления и усиления» Чувствительность этих методик определялась стабильностью частоты.опорного лазера и достигла величины порядка 10 для девиации частоты. При генерации лазером двух аксиальных типов колебаний установка упрощалась, т.к. отпадала необходимость во втором, опорном лазере..В работе [НО] была проведена оценка влияния колебаний тока разряда . He-Nle лазера на частоту биений. Измеренная величина девиации.частоты, связанная с изменением оптических свойств активной среды составила величину порядка 0,38 МГц. ..

Следует отметить, что в перечисленных работах невозможно разделить вклады, связанные с изменением усиления активной среды вследствие дисперсии атомов рабочего перехода, от вкладов связанных с изменением показателя преломления активной среды, возникающих из-за изменения населенностеи уровней, с которых происходят резонансные поглощающие переходы. Вместе с тем возможность такого раздельного изучения позволила бы точнее изучить процессы, происходящие в активной среде, и кроме того, появилась бы возможность связать наблюдаемые-явления со спектроскопическими характеристиками, .т.е.. произвести количественный анализ предлагаемых теорией моделей.

Условию (3.1) удовлетворяет только одночастотный лазер с привязкой частоты генерации к центру линии атомного перехода, например, H6-N9 лазер, стабилизированный по провалу Лэмба или по внешней неоновой ячейке, помещенной в периодическое.маг- нитное поле [2 Задача состоит в том, чтобы ввести модуляцию показателя, преломления, при помощи-модуляции тока разряда, сохраняя при этом центральную .настройку частоты.

Рассмотрим стандартную схему лазера с системой стабилизации частоты, состоящую из одночастотного лазера,, репера, электронной системы обработки и системы управления длиной резонатора. Сигнал ошибки,-пропорциональный.сдвигу частоты лазера относительно ре-перной частоты, соответствующим образом [iIOj преобразуется и подаётся на систему управления .длиной резонатора, уменьшая разность между частотой лазера и реперной во столько раз, каков коэффициент усиления в петле обратной связи электронной системы. Обычно возмущения лазеров, работающих в режиме свободной генерации, наиболее сильны в области низких частот, так что цепи управа ления, коэффициент усиления которых велик на низких частотах и спадает в области высоких частот, обеспечивают получение хороших характеристик. Как и в обычных схемах с отрицательной обратной связью, в полосе частот, определяемой линейной частью фазо-час-тотной характеристики, сигнал цепи обратной связи пропорционален сигналу возмущения. При стабилизации частоты в центре линии атомного перехода оптическая длина пути в резонаторе сохраняется благодаря системе АПЧ постоянной, т.е. Lit = const ,здесь Yl - показатель преломления активной среды лазера, L длина резонатора. При модуляции тока разряда сигнал в цепи обратной связи на частоте модуляции тока разряда пропорционален показателю преломления при условии, что jmoa tcm r#e Tmoa частота модуляции тока разряда, -jrn - полоса частот отработки системы стабилизации.

Роль метастабильного уровня неона IS с учетом насыщения рабочего переходв

Схема ДЗУ строилаоь по рекомендациям работы [ 109 I , и.приведена на рис. II . Отличительной особенностью схемы является компенсация прохождения сигнала управления в измерительную часть схемы, что позволило добиться точности работы схемы не хуже 0,1$. Последнее достигается применением стабилизатора напряжения затвор-сток транзисторного ключа Тр выполненного на усилителе постоянного тока на транзисторах Т , Ту и эммитерного повторителя на транзисторе Т . При этом -стабилизируется емкость затвор-сток Tj и подачей в ... противофазе сигнала .управления в цепь запоминающего конденсатора . Сзап при помощи -транзистора Тц-. резистором выставляется .уровень сигнала-управления, компенсирующий его просачива-. ние через емкость затвор сток. ..Tj. На .. Aj..типа. 544УДІ собран входной, согласующий усилитель.с.коэффициентом передачи 2, на А2 типа 544УД1 собран повторитель напряжения с входных сопро--тивлениім не менее.Ю- Ом.. Запоминающая-ёмкость Съм выполнена на конденсаторе .с малой поляризуемостью диэлектрика типа К-7Н..На. транзисторах 1 , То » собран преобразователь уровня преобразующий входной сигнал уровня ТТЛ в уровни--8, +15 вольт, для управления работой ключа на полевом транзисторе Tj типа КП305Д. . . . Характеристики ДЗУг

Интегратор, схема которого приведена на рис. 12 собран на ОУ типа І53УД2. На. Aj собран собственно интегрирующий уси литель. Время интегрирования определяется произведением и может задаваться в .каждом конкретном, случае. На ... IIj и Ag» собран инвертор фазы, что позволяет управлять.знаком цепи об ратной связи. Вход " S в предназначен для приема разворачи вающих напряжений. Выход.". И.." является измерительным выходом. Для согласования отрабатывающего сигнала с ёмкостной наг рузкой пьезокерамики используется парафазный выходной усилитель, схема которого приведена на рис. 13 .В схеме применены ОУ ти па І40УД6..-Применение.ОУ-.-с.низким уровнем шумов, а также сни-.... жение диапазона перестройки .резонатора до.величины ЗЕГц, позво лило повысить стабильность .частоты . генерации лазера.по срав нению с промышленным образцом. Вход "УПР" предназначен.для-по дачи модулирующего..сигнала, поступающего с выхода генератора. Генератрр синхронизирует работу электронной схемы.и моду лирует длину резонатора. Он выполнен на ОУ типа І53УД2, компа раторе 52ІСАЗ, схемах иИ-НЕ" І55ЛАЗ, принципиальная схема гене ратора приведена на рис. 14 ..Задающий генератор собран на А , на Aj.собран селективный фильтр. Повторитель.напряжения на Ag развязывает схему генератора от всей системы. Частота колебаний перестраивается одним резистором-. R-g,. резистор R . слу жит для. установки уровня выходного сигнала. Для нормальной ра боты системы необходимо, чтобы сигнал выборки поступал на уп равляющий вход ДЗУ с определенным фазовым соотношением, завися щем от фазочастотных характеристик керамики с зеркалом» фото приемного усилителя, фазового сдвига фильтра переменных состоя ний. Поэтому импульс выборки формировался специальной схемой, . состоящей из двух одновибраторов на микросхемах Ф и . Одновибратор на $4 создает временную задержку, регулируемую резистором R6 . По заднему фронту задержанного импульса одновибратор на элементах )я вырабатывает импульс выборки длительностью 1,6 мкс. Транзисторы Тр служат для согласования входных и выходных цепей. Настройка стабилизированного по частоте лазера включает в себя: .......... - выбор оптимальной амплитуды модуляции.резистором- Яц ( , рисJ4) - подстройку фильтра переменных состояний на частоту модуляции .- резистором R., Я2.. Xрис# 8) „..;, - подстройки временной задержки импульса .выборки резистором. Я6 ( рис Ik )- по совпадению импульса выборки с максимумом синусо - идального сигнала.с.выхода.фильтра переменных состояний;. - выбор знака.цепи обратной связи тумблером Л (рис . .12) , конт ролируя захват системой.частоты.стабилизации по уровню посто янного сигнала с выходом фотоприёмника б) Стабилизированный.источник питания.лазера с. возможностью управления током разряда по заданному закону, Для исключения влияния вольт-амперной характеристики газо вого разряда, которая при обычных методах модуляции тока разря да искажает_передаточную функцию .[lI6.j , возникла необходи мость создать стабилизированный источник питания газового лазе ра с. возможностью точно управлять током разряда по заданному за кону.

Описание оригинальных узлов установки

Изменение.показателя преломления активной среды лазера от тока разряда измерялись по амплитуде сигнала отра ботки в цепи обратной связи .системы стабилизации частоты на частоте .модуляции, тока, разряда. Модуляция тока разряда зада-, валась прецизионным, генератором сигналов ГЗ-ІІО (поз.. I, рис. ..6..) Частота модуляции выбрана равной 80 Гц. Амплитуда моду ляции - .0,25 мА.-Сигнал, отработки.в цепи обратной связи на час тоте модуляции, тока .разряда выделялся .селективным.усилителем типа У2-8 (поз. .рис. 6 .. ..).. и с выхода, детектора подавался, на преобразователь напряжения типа . В9т6, играющего роль.усред няющего преобразователя, В9-6 снижал уровень .случайной модуля ции амплитуды выделенного сигнала. Усредненный сигнал подавался на цифровой вольтметр типа B7-I6M, служащий в качестве оконеч ного индикатора.. Измерения.проводились для ряда активных элементов лазера ЛГ-77в.диапозоне токов от ЗмА до 9мА- с шагом 0,5 мА. Так как использовалась модуляционная методика измерения параметра, то измеренные, данные являлись производной от искомой зависимости, по этому, измеренные данные графически интегрировались и пересчитывались в значения показателя преломления от тока разряда с учетом, определенных при градуировке и заданных аппаратур-но параметров. Обработанные зависимости .приведены на рис» 19 Для сравнения на этом, же рисунке приведена зависимость выходной мощности от тока разряда.

Как было показано в разделе 2.3. на оптические характеристики активной среды влияет населенность метастабильного уровня IS з. Для оценки влияния на населенность метастабильного уровня насыщения рабочего перехода были проведены измерения безразмерной интенсивности внутри резоантора от тока разряда. Измерения проводились на установке блок-схема которой приведена на рис. 20 » которая отличалась от установки рис. 6 наличием запоминающего осциллографа типа C8-I3 и отсутствием замкнутой цепи обратной связи в системе стабилизации . На вход " $ " интегратора (рис. 12 ) подавалось пилообразное напряжение с блока разверток осциллографа (поз.13 рис. 20 ). При этом осуществлялась временная развёртка резонатора лазера синхронно с лучем осциллографа. Скорости разверток задавались дополнительным блоком-приставкой к развертке IP9I и выбирались равными 10 с/дел. Фильтр переменных состояний настраивался на 1-ю либо 2-ю-гармоники сигнала модуляции длины резонатора за-ваемой опорным генератором. Сигнал с выхода ДЗУ пропорциональный амплитуде выбранной гармоники подавался на вход "У".осциллографа C8-I3, работающего в режиме "память ЧОсциллограмы пропорциональные зависимости мощности от длины резонатора, а также пропорциональные 1-й и 2-й .производным-от контура мощности фотографировались, а. затем обрабатывались. Фотографии осциллог-рам приведены на рис 21... По этим измерениям были построены зависимости ширины.контура генерации, ширины лэмбовского провала и уровня генерации при условии Уген ат. от тока разряда.

С помощью описанной выше методики экспериментально было исследовано поведение.показателя.преломления активной среды Не-Ме лазера в режиме.генерации при.настройке частоты генерации в центре спектральной линии рабочего перехода Л = = 63-28 А. Результаты, измерений приведены на рис. 19.

Для. объяснения полученных экспериментальных результатов воспользуемся формулой.(1.9) приведенной в первой главе. В случае He /V лазера, генерируемого на длине волны X =6328 А при нулевой расстройке частоты генерации относительно центральной атомной частоты (согласно формуле (2.74а) о = 0) . формула (1.9) принимает вид:

Здесь ь = 2,683гІ0 ,см - число Лошмидта, Аа и 6а -постоянные в формуле. Коши, пне " концентрация атомов гелия в.основном состоянии, у е .,. концентрация атомов неона в осг новном состоянии» J\f - концентрация-атомов .неона в метаста-г-бильном состоянии ISC Же " плотность электронов в газоразрядной трубке, Є,- Пч -заряд и масса электрона, Л »6334.А- (поглощающий .переход в неоне Ls - 2pg.)» Л = .6402. А ..(пот- .. лощающий переход в неоне Is 5 2р ,),,силы, осцилляторов кван-. товых переходов взяты из [.121] и соответственно, равны;.. {..=0,4, . 4 « 1,86. В дальнейшем будущем.пренебрегать изменением концентрации атомов в основном состоянии при изменении тока разряда. Тогда.из формулы (3.3) видно, что от.величины тока разряда зависят.только второй и третий член, которые соответствуют вкладам в показатель преломления активной среды атомов метастабиль-ного состояния Is 5й электронной компоненты газового разряда» Используя табличные значения для Є , m из (3.3) нетрудно получить.следующее окончательное-выражение для той части показателя преломления активной среды Не- f\/e лазера на Д -= 6328 А, которая зависит от тока разряда:

Похожие диссертации на Влияние оптических свойств активной среды He-Ne лазера на стабильность частоты излучения