[其他]一种短腔纵向塞曼He-Ne双频激光器

说明书

本发明采用商用短内腔Ｈｅ－Ｎｅ激光器作为主体，采用温控进行频率稳定。温控热丝电热器为双线并绕在管壳上的电热丝，并分成两段。一段负责快速调节，另一段负责大行程调节。电热丝的通断由频率失调量讯号与附加交流讯号共同控制，从而抑制了温控过程中的过冲，并平均了频率失调量讯号中噪声的影响。频率失调量可控制到ν０／ν０＜３×１０^-9。本发明具有不受电干扰，抗振性强，稳定度好，寿命长，易于商品化等优点，且价格只为已有双频激光器的１／１０－１／５。

本发明属一种激光器，一般短腔He-Ne双频激光器，频率稳定是靠控制绕在激光管外壳上的加热线圈中的电流来实现的，如已有技术里的GB1448676，其缺点是：此种激光器中存在快速调节与大调谐量之间的矛盾;另外，调谐曲线中的偶次项使平衡点产生移动。

本发明针对以上缺点进行了改进。

附图1是一种短腔纵向塞曼He-Ne双频激光器示意图，图中（1）为端部热丝电热器，（2）为中部热丝电热器，（3）为电子开关，（4）为电容器，（5）为附加交流讯号，（6）为频率失调量讯号，（7）为短内腔激光器，（8）为环形磁铁。

附图2是电热器获得的平均加热功率。

附图3是实施例图。

短腔纵向塞曼He-Ne双频激光器的要点在于：有两个双线并绕在玻壳激光管外壳上的热丝电热器（1）和（2），（1）位于激光管（7）的端部，并在磁铁之外，电阻较小，负责快速调谐量，（2）位于激光管的中部并在磁铁之中，电阻较大，负责慢速大调谐量;频率的稳定靠控制热丝电热器中的功率来实现，即热丝电热器中的加热功率与频率失调量讯号之间成奇次函数关系;热丝电热器的控制由电子开关（3）控制;电子开关（3）是由频率失调量讯号（6）和附加交流讯号（5）共同控制;热丝电热器功率与频率失调量之间的关系，按下列规则变化：当v＝v₀+△v₀时，加热功率为常数P₀;v＝v₀-△v₀时，加热功率为零，当v在v₀±△v₀之间时，加热功率随v增加而增加，当v在v₀附近时，加热功率与v成线性关系。

工作原理：频率失调量讯号（6）与附加交流讯号（5）共同控制电子开关（3）。（6）和（5）的合成讯号为正时，开关导通（或关闭），当合成讯号为负时，开关关闭（或导通），由此在附加讯号的一周期内，电热器获得的平均加热功率如图2所示，即获得了频率失调量与加热功率之间的奇次函数关系。端部热丝电热器（1）双线并绕在激光管的端部，比中部热丝电热器（2）的加热电阻小，并且暴露在磁铁之外，热量容易发散，因而负责快速调节。中部电热器（2）双线并绕在激光管中部，闭在磁铁（8）之内，具有较大的电阻，可负责大的频率调节量。

由于热丝功率与频率失调量之间的奇次函数关系，所以激光频率自动锁定在（v₀-△v₀）与（v₀+△v₀）之间。由于加热功率在（v₀-△v₀）与（v₀+△v₀）之间的渐变关系，抑制了温控过程中由于热惯性而引起的频率的过冲。由于在v₀附近加热功率与频率失调量之间的线性关系，以及由于大的热惯性，从而平均了频率失调量讯号（6）中的无规噪声的影响，保证了稳频系统具有高的闭环增益，而近似于无差调节系统，也就是保证了△v₀+v₀的值达到3×10^-9以内，这种激光器腔长不受外界电干扰，而且还能抵抗较为强烈的机械振动，寿命长。加工工艺简单，价格便宜，是目前国内外市场价格的10%～20%，该激光器容易制造技术指标容易保证，容易商品化，这样就大大提高了经济效益。

附图3为本发明的一实施例，其中端部热丝电热器（1）的电阻为20Ω，中部热丝电热器（2）的电阻为50Ω，加热丝全长为3.5M，直径为0.5mm，表面绝缘。至于双线并绕措施，电子开关（3）的实现，频率失调讯号（6）与附加交流讯号（5）的产生都是已有技术。

此种温控稳频的方法，还可以用来稳定其它激光器的频率，例如稳定250mm商用内腔He-Ne激光器的频率。