Синтез и изменение частот лазеров субмиллиметрового и ИК диапазонов

• Автор: Никитин, Михаил Валентинович
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1985
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 154 c. : ил

Аннотация

Защищаемые положения

Глава I. Методы и средства синтеза и измерения

частот в ИК и дальней инфракрасной областях

спектра

§ 1.1. Синтез измерения частот субмиллиметрового

и ИК диапазонов

§ 1.2. Субмиллиметровые лазеры с оптической

накачкой
§ 1.3. Схемы синтеза частоты Не-А'е/СН^-лазера на основе СММ-лазеров с оптической накачкой и

методика ее измерения

Глава 2. Разработка и исследование волноводных одночастотных НС00Н ( Л = 418 мкм) и СНдОН ( Л = 70,5 мкм)-лазеров с низким уровнем амплитудных и частотных флуктуаций
излучения
§ 2.1. СОд-лазеры для оптической накачки
§ 2.2. Оптимизация параметров волноводных субмиллиметро вых лазеров на Л = 418 и 70,5 мкм
§ 2.3. Исследование флуктуаций излучения СНдОН и
НСООН-лазеров
Глава 3. Синтез частот НС00Н, СНдОН, А/ Нд и
■^С^Од-лазеров
§ 3.1. Нелинейные элементы
§ 3.2. Синтез и измерение частоты НСООН-лазера
§ 3,3. Синтез частоты излучения 4,25 ТГц
СНдОН-лазера
§ 3.4. Генерация 7-ой гармоники частоты излучения СНдОН-лазера и ее смешение с частотой изотоТО ТС.
пического С Од-лазера
§ 3.5. Синтез и измерение частоты 3,17 ТГц А/Ндлазера с оптической накачкой
Глава 4. Абсолютное измерение частоты Не-УИе/СН^-лазеров ( Л = 3,39 мкм), стабилизированных
по Р ^ и Е линиям поглощения в метане
§ 4.1. Экспериментальная установка
§ 4.2. Частотно-фазовая синхронизация частот излучения еубмиллиметровых и СОд-лазеров по частоте высокостабильного Не- Л/е/СН^-
лазера
§ 4.3. Измерение частоты Не-Ме/СН^ (Г ^» Юлазеров
§ 4.4. Сравнение частотных характеристик ДЬ -стандарта частоты и НСООН-лазера, синхронизованного по частоте Не-Д/е/СН^ (Р
лазера
§ 4.5. Измерение частоты СНдОН-лазера ( Л
= 70,5 мкм) сравнением с частотой Не-Ие/СН^
лазера
Примечание
Заключение
Литература

АННОТАЦИЯ
Диссертация посвящена экспериментальным исследованиям по синтезу и измерению лазерных частот, основная цель которых -прецизионное измерение абсолютной частоты излучения гелий-нео-новых лазеров (Л = 3,39 мкм), стабилизированных по р ^ и Е линиям поглощения в метане (переход Р (7) полосы ^ ) - оптических стандартов частоты. Отличительной особенностью разработанной схемы синтеза и измерения является использование в ней субмиллиметровых НСООН и СНдОН-лазеров с оптической накачкой, что позволило применить методику деления частоты Не-А/е
С-лазеров до уровня 716 ГГц, путем одновременной фазовой синхронизации по ней частот всех лазеров в измерительной цепочке. Точность измерения частоты высокостабильных Не-Л/е/СН^-лазе-ров - - 1,2 кГц, ограничена лишь характеристиками используемого для сравнения ЙЬ -стандарта. Перенос спектральных характеристик Не-А/е/СН^-лазеров в СММ диапазон позволил создать здесь ИСТОЧНИКИ ЭЛеКТрОМаГНИТНОГО ИЗПучеНИЯ С ВЫСОКОЙ (''Ю‘^-10^)
стабильностью и воспроизводимостью частоты. Экспериментам по синтезу и измерению лазерных частот предшествует разработка и исследование мощных одночастотных оптически накачиваемых НСООН ( Д = 418 мкм) и СНдОН ( Д = 70,5 мкм)-лазеров волноводного типа с низким уровнем частотных и амплитудных флуктуаций излучения.

диаметром 2; 2,7; 3,5 и 4,5 см. Схема резонатора приведена на рис. 2.2.2а. Резонатор образован двумя плоскими зеркалами с отверстиями связи 3 мм (во входном) и 3,5 мм (в выходном) зеркалах. СММ излучение выводилось из резонатора через тонкую пластину из кристаллического кварца и регистрировалось пироэлектрическим приемником. Результаты сравнения для одной и той же мощности накачки ( ^ 20 Вт) на А = 418 и 70,5 мкм приведены на рис. 2.2.3.
Изменение мощности излучения на Л = 70,5 мкм в большой степени определяется увеличением потерь излучения накачки (с уменьшением радиуса волновода), а также изменением скорости девозбуждения молекул в основное состояние на стенках волновода / 70 / в зависимости от его радиуса (уменьшается с увеличением а ), В случае Л = 418 мкм более высокие дифракционные потери приводят к более сильной зависимости выходной мощности от диаметра волновода. Проведение сравнения Рсщ для волноводов с различной длиной оказывается довольно сложным, поскольку трудно учитывать изменение потерь излучения накачки. Существующее
О Т
слабое самопоглощение (порядка 10 см ) субмиллиметрового излучения / 74 / ограничивает максимальную длину волновода до 3 - 4 м. Качественное сравнение показало, что для лазера на Л = 70,5 мкм оптимальная длина лежит в пределах 2 4- 2,5 м, а для НСООН-лазера ( А = 418 мкм) - 2,5 ^ 3 м, что вполне согласуется с выводами, сделанными в / 64 /.
Следующий наш шаг связан с выбором зеркал резонаторов и обеспечением оптимальной связи для излучения накачки и субмил-лиметровой генерации. Самый простой и обычно применяемый метод - наличие отверстий во входном и выходном зеркалах субмиллиметрового резонатора-не позволяет решить этого. Для уменьшения по-