Нестационарные процессы в активных элементах частотно стабилизированных гелий-неоновых лазеров

• Автор: Федотов, Михаил Александрович
• Шифр специальности: 01.04.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Рязань
• Количество страниц: 138 с.

В В БД Е Н И Е
ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ
1.1 Классификация тлеющего разряда
1.2 Характеристики газового разряда при переходе от таунсендовского разряда к нормальному тлеющему
1.3 Свойства окисных пленок на поверхности холодных катодов и технология изготовления
1.4 Самовозбуждение страт в активных элементах гелий-неоновых лазеров
1.5 Резонансные свойства разряда и обратная связь
1.6 Влияние флуктуаций тока разряда на стабильность оптической частоты гелий-неонового лазера
Постановка задачи
ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПЛАЗМЕННЫХ КОЛЕБАНИЙ В РАЗЛИЧНЫХ ВИДАХ ТЛЕЮЩЕГО РАЗРЯДА
2.1 Описание экспериментальной установки
2.2 Таунсендовский разряд
2.3 Неустойчивость таунсендовского разряда
2.4 Состояние разряда после развития неустойчивости
2.5 Экспериментальная установка и условия эксперимента по изучению таунсендовского разряда и второй зоны нестабильности тока
2.6 Результаты эксперимента
2.7 Влияние поверхности катода на переходные от ТР к НТР характеристики тока
разряда
2.8 Катод измерительного лазера
2.8.1 Методы исследования электрофизических свойств окисных покрытий
2.8.2 Способы формирования окисной пленки на алюминиевой подложке
2.8.3 Определение устойчивости окисных пленок к распылению
Выводы
ГЛАВА 3. ВЛИЯНИЕ ПЛАЗМЕННЫХ КОЛЕБАНИЙ В АКТИВНОЙ СРЕДЕ НА ЧАСТОТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СТАБИЛИЗИРОВАННОГО ЗЕЕМАНОВСКОГО ЛАЗЕРА
3.1 Оценка нестабильности оптической и разностной частоты в зависимости от флуктуаций тока разряда
3.2 Описание экспериментальной установки по изучению влияния страт
3.3 Механизмы влияния легкоионизуемых примесей на возникновение страт
3.4 Определение пороговых токов появления страт
3.5 Экспериментальные результаты исследования влияния кислорода на появление страт в плазме активного элемента
3.6 Расчет распределения примеси кислорода по длине разрядного промежутка
Выводы
ГЛАВА4.КОНСТРУКЦИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АКТИВНОГО ЭЛЕМЕНТА ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО ЛАЗЕРА
4.1 Расчет элементов конструкции активного элемента
4.2 Влияние режимов обработки на стабильность газового состава рабочей смеси
4.3 Сохраняемость активного элемента
4.4 Конструкция активного элемента
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность
Переход на цельнопаянные активные элементы с внутренними зеркалами позволяет разработать гелий-неоновые лазеры нового поколения, включая одночастотные лазеры дня измерительных интерферометров. Измерительные интерферометры благодаря надежным активным элементам являются в настоящее время одними из наиболее распространенных лазерных систем.
Известно много работ по исследованию различных нестабильностей ге-лий-неоновых лазеров, в том числе и обусловленных флуктуациями плазмы. Однако большинство из них посвящено обычным лазерам и не позволяют выработать требования к активному элементу измерительного одночастотного лазера - лазера, обеспечивающего высокую точность измерения в лазерных интерферометрах. Проблема флуктуаций лазерного излучения представляется в новом аспекте, так как рассматривается в комплексе с системой питания, АПЧ и измерительными устройствами. Поскольку измерительный одночастотный лазер состоит из многих взаимосвязанных элементов, то флуктуации его излучения зависят от комплекса причин, в том числе от нестабильностей газового разряда, эмиссионных свойств холодного катода, особенностей исполнения системы АПЧ и источника питания.
Цель работы.
Установление физических процессов, ответственных за флуктуации излучения частотностабилизированных гелий-неоновых лазеров; определение факторов влияющих на параметры их излучения; создание активных элементов частотностабилизированных гелий-неоновых лазеров, обеспечивающих требованиям современным измерительных интерферометров.
Основные задачи:
- исследование физических процессов, влияющих на неустойчивость тлеющего разряда, в частности таунсендовского;

1.6. Влияние флуктуаций тока разряда на стабильность оптической частоты гелий - неонового лазера.
В работе /54/ сделана попытка исследовать некоторые особенности частотной модуляции излучения гелий-неонового нестабилизированного лазера (Я = 0,63 мкм) при модуляции тока разряда. Девиация частоты линейно возрастает при увеличении глубины модуляции тока разряда до некоторого максимального значения, затем происходит плавный спад величины девиации. Такое поведение девиации частоты объясняется насыщением плотности атомов в метастабильном /5 состоянии неона при увеличении тока разряда. Формула для девиации частоты получена в работе /52/. Полученное значение девиации частоты -18 кГц.
Исследования влияния колебаний в разряде на интенсивность и частоту излучения лазера проводились ранее также в работах /53-55/. Однако флюктуации частоты излучения лазера рассматривались без учета влияния системы автоматической подстройки частоты (АПЧ). Влияние модуляции тока разряда на лазер с системой АПЧ рассмотрено в работе /53/. Однако там найдены лишь критические условия, при которых система АПЧ перестает отслеживать возмущения, вызванные модуляцией тока разряда. В работе /54/ исследовалась нестабильность частоты ( в первую очередь сдвигов частоты относительно репера) излучения одночастотных стабилизированных лазеров с внешней неоновой поглощающей ячейкой при модуляции тока разряда с различной частотой и даны рекомендации для стабильной работы лазера. Подход, развитый в работе /54/ позволяет оценить не только амплитуду девиации частоты, которая при совпадении частот возмущающего и рабочего сигналов превращается в сдвиг, но и произвести расчет отклонения частоты лазера от номинального значения в зависимости от частоты возмущающего тока разряда.
Экспериментально влияние модуляции тока разряда на нестабильность частоты лазерного излучения определялось методом оптического гетероди-нирования в работе /54, 55/. На рис. 11 представлена зависимость амплитуды