Частотно-стабилизированный газовый лазер
О П И С А Н И Е „„„,, г
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
Союз Советснмх
Социалистические
Республик
К ПАТЕНТУ (6I) Дополнительттый к патенту (22) Заявлено 2З.02.7 1 (21)1628858/18-25 (51) М. Кл.
Н 01 $ 3/10 (23) Приоритет (32}24;02.70
Государственный комитет
Совете Министров СССР оо.делам ивооретений н открытий (3I) 13285 (33) США (43) ОиубликованоЗ0 01 78 Бюллетень № 4 (53) УДК 621.375.8 (088.8) (45) Дата опубликования описаяия тВ.OI 18 (72) Авторы Иностранцы изобретения . Глен М. Бургвапьп, Угпьям П. Кругер и Дональд Л. Хаммонп (США).
Иностранная фирма Хьюлетт-Пэккарп Компани (США) (71) Заявитель (54) Ч АСТ0ТН0-СTAБИЛИЗИРОВАННЫЙ ГАЗОВЫИ
ЛАЗЕР
Изобретение касается квантовой электроники и может найти применение при разработке частотно-стабилизированных газовых лазеров.
В настоящее время для стабилизации частоты излучения газовых лазеров применяют метод корректировки длины оптического резонатора, определяющей частотные характеристики выходного йзлучения (1(.
Наиболее близким к изобретению по тех-. нической сущности является частотно-стабилизированный газовый лазер, содержащий газоразрядную трубку с анодом и катодом, расположенную внутри оптического резонатора, образованного двумя зеркалами, одно из которых закреплено на пьезоэлементе, входящем в устройство контроля длины оптического резонатора (2(.
Из-за ограниченного диапазона обычных пьезоэлектрических материалов цилиндрический пьезоэлектрический регулировочный элемент не способен следить за совместными изменениями длины поддерживающего блока, газоразрядной трубки тт самого регулированного элемента, как это требуется для стабилизации . расстояния между зеркалами во всем динамическом температурном диапазоне лазера, начиная с момента его включения до достижения им нормальной рабочей температуры. I I
При производстве газовых лазеров их узлы и детали соединяются при помощи эпоксида или других подобных органических святО зующих веществ. Эти органические связующие вещества обычно не являются настолько механически устойчивыми или газонепроннцаемыми, как это требуется. для создания прочного и надежного лазера с продолжительным сроком службы. Они также препятствуют обезгаживанию лазера при температурах выше 200 С, так как не способны выдерживать такие температуры. Более того, этн органические связующие вещества сами являются источником загрязнения рабочей активной среды.
Целью изобретения является повышение стабильности частоты излучения газовых лазеров.
ЭтЬ достигается тем, что зеркала резонатора примыкают к торцам газоразрядной трубки, причем одно из зеркал стороной, содер591161 жащей пьезоэлемент, выполненный в виде и цилиндрический стержень 16 с осевым каналом 17 вставляют в цилиндрическую часть 2 диска.
Газоразрядная трубка выполнена в виде через ее открытый задний конец. Стержень 16 стержня с каналом, ограничивающим разряд- изготавливают из изоляционного материала, ную область, изготовленного из диэлектричес- например, марки CER — VIT, имеющего теплокого материала с коэффициентом теплового вой коэффициент расширения в диапазоне расширения в пределах +2 10 I/ãðàë, а тол- + 10т 1/ С. Распорку 13, зеркало 14 и стерщина d пьезоэлемента удовлетворяет соотно- жень 16 выравнивают по оси с выпуклой шению d < 0,11, где I — расстояние между фронтальной поверхностью распорки 13, упизеркалами оптического резонатора. рающейся в закрытый передний конец циГазоразрядная трубка с зеркалами опти-, линдрической части, причем плоская устано. ческого резонатора расположена в герметич- вочная поверхность зеркала 14 упирается в ной оболочке с закрепленными внутри нее пру- плоскую заднюю поверхность распорки 13, а жинами для прижатия зеркал к торцам газо- кольцевое ребро 18 на переднем конце стержразряднои тру ки. ня 16 упирается в вогнутую отражательную
Газоразрядная трубка расположена внут- поверхность 15 зеркала 14. ри герметичного металлического кожуха, со- Пружина 2 ) р
20 из не жавеющей стальной, держащего газовую активную среду, а зерка- проволоки и полый алюми ниевый кольцевой ла оптического резонатора закреплены на коль- катод 21 поддерживаются стержнем 16 внутри и 6 стеклянного корпуса. цевых упругих элементах, причем внешняя по- цилиндрической части сте и ч верхность зеркал контактирует с окружающей Проволочная пружина 20 образует непрерывсредой для обеспечения:.озможности прижа- ный проволочный треугольник и располагается тия зеркал к торцам газоразрядной трубки >о своими тремя лапками 22, упираясь в кольза счет разности давлений среды внутри и вне цевой передний конец 7 цилиндрической части 6 и стержень 16, причем его углы 23 выГазоразрядная трубка закреплена внутри гнуты наружу и упираются в боковую сторометаллического кожуха на выступах. ну 24 катода в трех точках симметрично воАнод соединен с газоразрядной трубкой круг него, его концы располагаются вдоль одпосредством упругого элемента, а катод вы- ной лапки и выгнуты наружу для зацепления полнен кольцевым, окружает газоразрядную с парой удаленных друг от друга отверстий на трубку и сцент ирован относительно герметич- боковой стороне 24 катода, а выступающая ной о >ол
" оболочки посредством пружины. внутренняя часть 25 располагается вдоль друНа фиг. 1 показан газовый лазер со гой из лапок и зацепляется с пазом 26, рстеклянным корпусом; на фиг. 2 — то же с зованяым вдоль одной стороны стержня 16, метал л ческим корпусом.
Газовый лазер со стеклянным корпусом 1 ная пружина 20 выполняет д е фу ц (фиг. 1) изготовляют из двух секций. Одна вого подпружинивания катода 21 и запира21 и сте жня !6 для исключения секция включает цилиндрическую часть 2 с ния катода 21 и стер д закрытым передним концом, откр
3 открытым зад- их вращательного движения относительно друг ним концом и колоколообразным выступом 4, 35 друга. Это может быть также выполнено пуудерживающим анодный штырь 5 в направ- . тем образования неглубокой плоской поверхлении закрытого конца 3. Эта секция также ностй (глубиной приблизительно равной раимеет цилиндрическую часть 6 большего ди- диусу проволоки проволочной пружины 20 амет а, п ичем ее кольцевой передний конец вдоль одной стороны стержня вместо паза 26
7 примыкает к заднему открытому концу час- путем выполнения двух вертикальных пропити 2, и колоколообразный, выступ 8, который. В лов вдоль двух других противоположно обраудерживает контактный штырь 9 катода в на- шенных сторон стержня и путем использоваправлении кольцевого переднего конца 7. 3ру- ния прямоугольной (не треугольной),непрерыввключает цилиндрическую часть 10 ной проволочной нагрузочной пружины 27. Прягая секция вкл чн ю п жин асполагар ым передним концом, закрытым зад- моугольную проволочную ру у р ним концом i, поддерживающим концентри- ют на стержне 16 таким образо м что ее гУ ческий кольцевой контакт 12. Анодный штырь 5, лы выгибаются наружу и упираются в бококонтактныи штырь катода и
9 катода и кольцевой:кон- вую сторону 24 катода в четырех точках, симтакт гермети ру
l2 м тизируются на месте и изготав- метрично рассредоточенных вокруг него, ее честе жливаются из электропроводя водящего металла, име- тыре лапки упираются в разные стороны р ющего коэффициент теплового р ового расширения, ня, две ее лапки зацепляются с обращенными ф " н ом теп чового расши- в противоположные стороны вертикальными ренйя стекла, например из ковара, для обес- . пропилами стержня, а две другие упираются печения спаев стекла с с металлом способных в плоскую поверхность стержня, удаленную от выдерживать температуры порядка 500 С анодного штыря 5, ее концы расположены вдоль
Кольцевук стеклянную распорку 13 с вы- . лайки и выгнуты наружу вдоль плоспуклой фронтальной поверхностью (в другом кой поверхности стержня, а ее концы заварианте, это пара о раще > б .нных друг к другу 55 цепляются в соответствующих полукруглых закольцевых пружинных про кладок напримс р рубках вдоль внутренней периферии боковои прокладок Ьолвилля), круглое зеркало 14 пз стороны 24 катода. В обоих случаях нагрузочплавлепной окиси кремния ил ли стекла.с вогну- ная пружина 27 зацепляется между катодпым той отражательпои поверхность постыл 15. имеющей контактным штырем 9 и примыкающеи нери< э ициент п on скания —, —,,> при
0,6 — 0,8" >/ ри ферийной стороной 28 катода для обесиечеГ328А) ния электрического соединения между контакт заданной длине волны (например, 1; ), 59 l !61
5 то
15 ным штырем катода и для предотвращения вращательного движения катода и стержня !6 относительно стеклянного корпуса I. Нагрузочную пружину 27 нзготовляк>т из электрически проводящего металла, например, марки
INC0NFL и она имеет изогнутый прямоугольный элемент с радиусом изгиба.
Олин проход 29, образованный в стержНр. 16 B направлении к его заднему концу, соединяет канал 17 с внутренней частью катода 21, Другой проход 30, образованный в стержне !6 в направлении к его переднему концу, соединяет канал 17 с внутренней частью колоколообразного выступа 4. Таким образом обеспечивается путь разряда внутри стержня 16 межлу катодом 21 и анодным штырем 5 с помощью осевого канала 17 и проходов 29 и 30.
Кольцевой пьезоэлектрический диск 31 также подпирается внутри цилиндрической части 6 стеклянного корпуса I цилиндрическим выступом на заднем конце стержня 16. Хромовый электрод, нанесенный на плоскую переднюю сторону пьезоэлектрического диска,31, упирается в кольцевое ребро 32 на заднем конце стержня 16. Кольцевое ребро 32 образуется на заднем конце стержня 16 пересечением вогнутой центральйой и выпуклой концевой поверхностей. Хромовый электрод на передней поверхности пьезоэлектрического диска 31, прополочная пружина 20 и катод 21 упираются в слой 33 хрома, нанесенного на нижнюю торцовую н заднюю концевую части стержня 16. Следовательно, электрическое соединение между контактным штырем 9 катода, катодом 2! и хромовым электродом на передней поверхности пьезоэлектрического диска 31 обеспечивается с помощью нагрузочной пружины 27, проволочной пружины 20 и хромового слоя 33.
Центральную нагрузочн. пружину 34 (в другом варианте ряд противоположно обращенных кольцевых пружинных прокладок, например прокладок Балливилля), кольцевой контакт 35 из нержавеющей стали и круглое зеркало 36 из плавленой окиси кремния илн стекла с плоской отражательной поверхностью
37, имеющей коэффициент пропускания 0,05 . или менее при заданной длине волны, ломещают в. цилиндрическую часть 10 через ее открытый передний конец. Центральную пружину 34, контакт 35 и зеркало 36 выравнивают соосно, причем один конец пружины 34 упирается в плоскую переднюю поверхность . контакта 12, плоская задняя поверхность контакта 35 упирается в другой конец пружины 34, а плоская установочная поверхность зеркала 36 упирается в плоскую переднюю поверхность контакта 35.. Контактная пружина-38 удерживается в цилиндрическом отверстии, образованном в зеркале 36. Контактную пружину 38 располагают таким образом, что задний конец ее упйрается в плоскую переднюю поверхность контакта 35, а передний конец когда ока находится в несжатом положении, выступает за плоскую отражательную поверхность 37 зеркала 36.
Центральную нагруэочнузо пружину 34 и контактную пружину 38 изготовляют из элек6 тропроводящего материала, например, марки
INCONEI Обе цилиндрические части 10 и 2 стеклянного корпуса предварительно усаживают на прецизионном шпинделе до внутреннего диаметра на одну и..и две тысячных дюйма больше наружного диаметра стержня 16. Соответственно центральная нагрузочная пружина 34 (в.сжатом положении), кольцевой контакт 35, зеркало 36, пьезоэлектрический диск 31. зеркало 14 и распорка 13 изготавливаютсн того же или несколько меньшего наружного диаметра, чем днаметр стержня 16, что позволяет им перемещаться в осевом направйении внутри цилиндрических частей 2 и 10 и ограничивает их перемещение в радиальном направлении.
После размещения узлов лазера внутри частей 2 и 10 стеклянного корпуса они располагаются соосно друг другу на некотором расстоянии, при этом сторона 39 катода подпружинивается в осевом направлении к открытому переднему концу цилиндрической час ти 10 проволочной нагрузочной пружиной 20 и располагается на таком же расстоянии от прохода 29, что и боковая сторона 24 катода, отражательная поверхность 37 зеркала 36 и передний конец контактной пружины 38 упираются в хромовый электрод, а центральная нагрузочная пружина 34 подпружинивает в осевом направлении зеркало 14 к переднему концу стержня 16 и подпружинивает в осевом направлении пъезоэлектрический диск 31, зер*
30 кало 36 и контакт 35 к заднему концу стержня. Затем секции 2 и IO стеклянного корпуса герметично соединяются путем термической пайки колоколообразного фланца 40 секции 10 с открытым задним концом цилиндрической части 6 секции 2. Это стеклянное соединение может выдерживать температуру порядка 500 С. Стеклянный корпус I затем откачн. вают и заполняют газом до давления 3--6 мм рт. ст., содержащим, например, десять частей гелия и одну часть неона. Во время откачки
4О стеклянного корпуса он выдерживается при температуре порядка 250 — 400 С с целью облегчения его откачки и снижения газового загрязнения и очистки конструкции внутри корпуса. Как откачка, так и заполнение лазера а5 облегчается благодаря наличию паза 26 (или соответствующей плоской поверхности, как описано в варианте с квадратной проволочной нагрузочной пружиной) почти вдоль всей длины стержня, который сообщается с цилиндрической частью б стеклянного корпуса I и внуто ренней частью катода 21. Однако этот паз (или плоская поверхность) не должен доходить до концов стержня 16;.поскольку он может затем служить. ложным каналом разря да вдоль наружной периферии стержня. Объем газа, которым может быть заполнен стеклянный
55 корпус .при заданном давлении; зиачительио увеличивается за счет расширенной цилиндрической части 6 стеклянного . корпуса. Таким образом, в дополнение.:к корпусу катода 2! расширенная цилиндрическая часть 6 стеклянного корпуса служит резервуаром газа, благодаря чему повышается срок службы лазера.
5!! I 6!
Собранный лазер может быть приведен в действие путем приложения напряжения порядка +1200 В к анодному штырю 5 при одновременном поддерживании катода 21 пол потенциалом земли с целью обеспечения газового разряда для возбуждения газообразной среды и генерации лазерного излучения. Б другом случае разрядный канал .чазера может быть помещен в магнитное поле, имеющее составляющую порядка 300 гаусс в направлении лазерного пучка для зеемаповского расщепления линии атомного перехода, на которой происходит л зерная генерация, таким образом; что при этой составляющей будет происходить генерация на двух частотах с разностью частот порядка 1,5--2,0 Мгц и различными поляризациями. Для созлания магнитного поля используется электромагнит или постоянный магнит, установленный вокруг цилиндрической части 2 стеклянного корпуса между анодным штырем 5 и катодом 21. Если применяется постоянный магнит, то для удобства его установки он может быть составлен из трех разъемных цилинлрических магнитных секций 41---43, размещаемых на разьемном кольце 44, изготовленном из изоляционного материала, например тефлона. Выходное излучение 45 лазера проходит через зеркало 14, кольцевую распорку 13 и закрытый конец 3 стеклянного корпуса. Поскольку отражательная поверхность 37 имеет низкий коэффициент пропускания, меньшая часть лазерного луча 46 проходит через кольцевой пьезоэлектрический диск 31, зеркало 36, кольцевой контакт 35, центральную нагрузочную пружину 34, кольцевой контакт 12 и торцовую стенку стеклянного корпуса. Эта часть служит в качестве вспомогательного выхола лазера.
Хромовый электрол на передней поверхности пьезоэлектрического лиска 31 поддерживается под потенциалом земли вместе с контактным штырем 9 катода, благоларя электрическому соединению, обеспечиваемому между ними хромовым слоем 33, проволочной нагрузочной пружиной 20, катодом 21 и нагрузочной г>ружиной 27. Соответственно обеспечивается электрическая связь между кольцевым контактом 12, хромовым электродом и залней поверхностью пьезоэлектрического диска 31 через центральную нагрузочную пружину 34, кольцевой контакт 35 и контактную пружину 38 таким образом, что управляющее напряжение от 0 ло 25а0 В может быть подано на хромовый электрод на задней стороне пьезоэлектрического диска. Следовательно, пьезоэлектрический лиск 31 может быть использован в качестве полстроечного элемента для обеспечения оптимального расстояния между зеркалами.
Для контроля толщины пьезоэлектрического диска 31 может быть применена обычная цепь 47 управления с обратной связью. Эта цепь содержит приемник. реагирующий на дополнительный выходной луч 46 лазера, для создания напряжения обратной связи постояннаго тока, пропорционального разности интенсивностей между компонентами лазерного луча с .правой и левой круговой поляризацией. На45
Газовый лазер с металлическим корпусом, например из нержавеющей стали (фиг. 2).состоит также как и лазер со стеклянным корпусом (фиг. I) из двух цилиндрических концевых секций 49 и 50 одинакового диаметра и цилиндрической >>ромежуточной секции 51 меньшего. диаметра. Он имеет открытые концы, круглый монтажный отсек 52 на одной боковой стороне концевой секции 49, направленный к промежуточной секции 51 и три пары направленных внутрь выступов 53, симметрично расположенных вокруг промежуточной секции 51 и отстоящих на некотором расстоянии друг от друга ближе к концевым секциям 49 и 50. Анодное устройство 54 размещается внутри концевой секции 49 в монтажном отсеке 52; Корпус 55 прижимается к стержню 16 и . соединяется со стеклянной колоколообразной опорой 56. Устройство имеет нагрузочную пружину 57 мемпряжение .обратной связи постоянного тока по дается с выхода 48 приемника через контакг 12, нагрузочную пружину 34 и контакт 35 на хром )Bbl>| элект!м>д, выполненный на задней поверхности пьезоэлектрического диска 31 таким
ñ образом, что толщина пьезоэлектрического лиска варьйруется для поддержания нужного расстояния между зеркалами 14 и 36 оптического резонатора
Обычные пьезоэлектрические материалы, н> как правило, имен>т коэффициеnl теплового расширения порядка 210 I/ (; и коэффициент расширении в зависимости от напряжения порядка 5 10 мм/кв, Более того, они обычно горазло быстрее изменяк>тгя по длине в зависимости от напряжения, чем опи же или такие изоляционные материалы как CER — -VIT изменяются в зависимости от температуры. Так, например, при применении комбинации стержня 16, изготовленного из СЕ1х — у 1Т или из другого аналогичного изоляционного материала, имеющего коэффициент теплового расширения в диапазоне + 1-10. /"С, с пьезоэлектрическим диском 31, имеющим толщину, составляющук> менее 0,1 расстояния межлу зеркалами,. изменение толщины ш езоэлехтрического лиска в зависимости от напряжения от-0 ло 2500 В может быть выдержано таким же в одном направлении, как и изменение общей длины стержня и пьезоэлектрического лиска в зависимости от температуры в обратном направлении во всем динамическом лиапазоне температур (порядка 50 С), с момента включения лазера до дасзп тижения им рабочей температуры: 1!апример, стержень 16, имеющий длину 125 мм и коэффициент теплового расширения 1 10 / С, и пьезоэлектрический диск 31, имеющи и толщину
I мм и коэффициент теплового расширения
2 10 1/ С, имеют общее изменение длины
-7 10 мм во всем динамическом диапазоне температур. Таким образом, в случае применения пьезоэлектрического диска, имеющего коэффициент расширения а зависимости от напряжения 510 ìì/êB и диапазон подстройки
4е от 0 ло 2500 В, изменение напряжения обрат. ной связи в пределах 1100 - 1200 В достаточно лля стабилизирования расстояния между зеркалами.
5>9 > 16>1
<о бранного тина, нзготовленнук>, н>тпример, из ковара или нержавеющей стали с концами из ковяра. Один конец нягрузочной пружины герметично припаивя TcB к плоской верхней поверхности периферийной части колс>колообразной опоры 56, а другой конец вьц.тупает через монтажный отсек 52. Анолное устройс гво 54 временно зажнмяется нал отрезком, ограниченным промежуточной секцией 51, для облегчения монтажа цилиндрического стержня 16, изготовленного, например, из СЕ)с--->/1Т. Стержень 16 делают несколько больше>о нару>кного диаметра, чем круг, описываемый выступами 53, тяк что стержень можно прочно укрепить путем предварительного нагрева промежуточной секции 5I и расположить его в ряс>ниривц ейся в ре >ультяте нагрева промежуточной секции таким образом, чтобы отверстие бокового прохола 29 в стержне совместилось с внутренней частью колоколообразной опоры 56, и последующего охляжления промежуточной секции для того, чтобы ее выступы 53 лали усадку и уперлись в стержень. Благодаря этому корпус 55 прижимается к стержню 16> на некотором расстоянии от него при минимуме воздействия внешних напряжений на этот стержень.
Нижняя поверхность периферийной части колоколообразной опоры 56 соответствует иилинлрической поверхности стержня 16. После установки стержня на место анодное устройство 54 освобождают от временного крепления, и нагрузочняя пружина 57 оттягивается в>>из до тех пор, пока нижняя поверхность периферийной части колоколообразной опоры 56 не упрется и не будет полпружинена к стержню вокруг отверстия прохода 29. Лнолное устройство 54 затем крепят наглухо и герметизируют путем сварки свободного конца нагрузочной пружины 57 с периферийной стенкой монтажного отсека 52. Для-удобства изготовления лазера этот и другие сварные швы могут быть выполнены одновременно после полной сборки лазера, если части, презназначенные для сварки, предварительно зажаты, Для обеспечения большей механической стабильности колоколообразная опора 56 может быть также прижата к стержню 16.
В лазере (фиг. 2) также устанавливают пару круглых стеклянных зеркал 14 и 36 как и в лазере (фиг. 1). Зеркало 14 устанавливают и герметнзируют на одном конце крепежного устроиства 58 с помощью кольцевой опорной пружины -59, прикрепляемой к периферии зеркала 14. Как крепежное устройство, так и опорная пружина могут быть изготовлены, например, из ковара. Крепежное устройство 58 имеет цилиндрическую часть 60 с тремя направленными наружу выступами 61, симметрично расположенными вокруг нее. Зеркало 14 и кольцевая опорная пружина 59 прочно крепятся и герметично запаиваются внутри одного конца цилиндрической части 60. Устройство 58 также имеет другую цилиндрическую часть 62 меньшего диаметра, сообщающуюся с другим концом цилиндрической части 60 и с окружающей средой, кольцевой фланец 63, герметично запаянный на цилиндрической части 62, н вытяжное приспособление 64, гермети шо впал>ниц
Во фпя»е>щ 63. Впучренпий лияметр концевой секции 49 металлического корпуса леляк>т немного меньн>им, чем лиямегр круга, опись>вяемый вьцтупями 61, тяк что крепежное усгройство 58 может быть прочно закреплено путем нагрева концевой секции, расположения кре. пежного устройе>вя внутри рясширещц>й бляголаря нагреву концевой секции 49 таким об разом, что вогнутая отражяк цая поверхность 15> заркала 14 упрется в кольцевук> кром ку переднего конца стержня 16, тяк что флянец 63 упрется в открытый конец расширение>й нагревом концевой секции 49, и последующегс> охлаждения концевой секции. благодаря чему последняя плотно садится ня в>,>ступь> 61 крепежного устройства. Зачем
Проволоч»ую нагрузочную пружину 20 >:÷ нержавеющей стали и полый кольцевой алюминиевый кятол 21, такой же кяк и ня ср»г. I, но с наружным диаметром на 0,25--0,35 мм меньше г>нутренней концевой секции 50 металлического корпуса, рл3мещак>т ня стержне 1Г> внутри концевой секции. Нягрузочную пружии 20 располагают между стенкой корпуса 55 концевой секции 50 и кольцевой боковой стороной 24 катода 21. Катод 21 толкают по оси против действия нагрузочной пружины 20 до тех пор, пока боковой прохол 30 в стержне 16 не распо.ло>кится по центру между боковыми сторонами
24 и 39 катода, и затем окончательно устазс> навливают путем размещения упорных элементов 65 из нержавеющей стали впритык с боковой стороно" 39 катода и приварки их к внутрен»ей стенке концевой секции 50.
Таким образом, осевой цилиндрический канал 17 и проходы 29 и 30 обеспечивают путь
35 разряля внутри стержня 16 между католом 2! и анодами штырем 66..
Кольцевой пьезоэлектрический диск 31 располагается внутри стенки корпуса 55 ня цилиндрическом выступе на заднем конце стерж4» ня 16. Диск 31 располагают тыким образом, что хромовый электрод, нанесенный на его переднюю поверхность, упирается в кольцевое ребро 32, образованное на заднем конце стержня 16 и, следовательно, в хромовый слой 33, который нанесен ня .нижнюю и зядню>о части
45 стержня 16, и контактирует с некоторыми из выступов 53 промежуточной секции 51 металлического корпуса, Следовательно, электрическая связь между металлическим корпусом 55 и хромовым электродом, нанесенным на переднюю поверхность пьезоэлектрического лиска, обеспечивается благодаря слою 33 и выступам 53, находящимся в контакте с ним.
Зеркало 36 располагают на открытом конце концевой секции 50 металлического корпуса соосно со стержнем 16 и пьезоэлектрическим диском 31. Плоская отражательная поверхность 37 зеркала упирается в хромовый электрод, нанесенный на заднюю поверхность пьезоэлектрического диска. Затем нх герметично крепят путем приварки упругого кольцевого элебо мента 67, прикрепленного к периферии зерка59! lail п ла, к периферийной стенке концевой секции 50.
Контактный металлический штырь 68, например нз ковара, герметично впанваетсч через зеркало 36 ближе к одной его стороне таким образом, что он упирается в хромовый электрод, нанесенный на заднюю поверхность пьезоэлектрического диска 3i, и обеспечивает электрическую связь с ним, Кольцевой хромовый слой может быть также нанесен на зеркало 36 вокруг отражающей поверхности 37.
После сборки лазера металлический кор- 1о пус откачивается и заполняется рабочей газовой смесью, например, галия и неона. Это осуществляется с помощью вытяжкого приспособления 64, вмонтированного во флаиец 63 вблизи концевой секции 49 металлического корпуса, Паз 26 и пространство между стержнем 16 и промежуточной секцией 51 металлического корпуса облегчает как откачку, так и заполнение концевой секции 60. Г!оскольку металлический корпус 55 заполняют газораэрядной средой под давлением 3 — 4 мм. рт. ст. ниже давления щ окружающей среды и поскольку зеркала 14 и
36 одной стороной контактируют с газоразрчдной средой внутри металлического корпуса, а другой стороной — с окружающей средой вне металлического корпуса, эти зеркала и пьезоэлектрический диск 31 прижимаются к концам 2s стержня 16 благодаря разности давлений.
Собранный лазер может генерировать луч с одной модой ТЕМ.
Для лазера (фиг; 1) область разряда может быть заключена в магнитное поле, кмеющее компоненту -300 гс в направлении лазер30 ного луча, для зеемановского расщепления линии атомного перехода, на который происходит лазерная генерация:таким образом, что лазер будет работать на. двух частотах с разными псляризациями 35
Постоянный магнит или электромагнит 69 располагается вокруг промежуточной секции
51 металлического корпуса.к возбуждается регулируемым источником 70 тока. Цепь 47 управления с обратной связью с выходом 48, подключенным к контактному штырю 68, может быть 40 также использовано для варьирования толщины пьезоэлектрического диска 31;
Любой из описанных лазеров может быть применен, например, в ин герферометрической системе лля измерения скоростк или длины.
Формула иэобретсния
1, Часто ко-стабилизированный газовый лазер, содержащий газоразрядну ю трубку с анодом и катодом, расположеннук в утри оптическо и резонатора, образовакпог«двумя зеркалами, одно из которых закреплено на кьезоэлемеите, входящем в устройство контроля длины оптического резонатора, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности частоты излучения, зеркала резонатора примыкают к торцам газоразрядной трубки, причем одно из зеркал стороной, содержащей пьезоэлеwenr, выполненный в виде колы евого диска.
2. Лазер по и. 1, отличающийся тем, чт« газоразрядная трубка выполнена в виде стержня с каналом, ограничивающим разрядную область, изготовленного из дкзлектрнческого материала с коэффициентом теплового расширения в пределах +210 I/rðàä, а толщина d пьезоэлемента удовлетворяет соотношению d (0,1 (, где (— расстояние между зеркалами оптического резонатора.
3. Лазер по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что газоразрядная трубка с зеркалами оптического резонатора расположена в герметичной оболочке с закреп, енкыми внутри нее пружинами для прижатия зеркал к торцам газоразрядной трубки.
4. Лазер по пп. 1 и 2, отличающийся тем„ что газоразрядная труб.<а расположена внутри металлического кожуха, содержащего газовую активную среду, а зеркала оптического резонатора закреплены на кольцевых упругих элементах, причем внешняя поверхность зеркал контактирует с окружающей средой для обеспечения возможности прижатия зеркал к торцам газоразрядной трубки за счет разности давлений среды внутри и вке кожуха.
5. Лазер. по и. 4, отличающийся тем, что газоразрядкая трубка закреплена внутри металлического кожуха. на .выступах.
6. Лазер по кп 1, 3 или 4, отличающийся тем, что анод соединен с газоразрядной трубкой посредством упругого элемекта, а катод выполнен кольцевым, окружает газоразрядну.о трубку и сцентрирован относительно гермеТич- ной оболочки посредством пружины.
Источники информации, принятые во ъиимайие при экспертизе:
1, Bourd К. М., Smith D. S. Atanes and
S. Tsunekane. Characteristics of simple singlemode Не — Ne Caser «Appl. optics . 1965, V4, ¹ 5, р. 569 — 571.
2. Патент США K 3.487.327, кл.
331 — 94.5, 1969.
ЦИИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР но делам изобретений и открытии
113035, Москва, Ж-35, Рву нккая наб., д, 4!5
Филиал ППП «Патент>, г. Ужгород, ул. Проектная.. 4
Редактор Н. Суханова
Заказ 263/2
Составитель А. Ца! ев
Техред О. Луговая Корректор Н. Яцемнрская
Тираж 950 Подписное
