Разработка и исследование малогабаритного стабилизированного He-Ne лазера повышенной когерентности тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.01, кандидат наук Зоркин Владимир Сергеевич

• Зоркин Владимир Сергеевич
• кандидат наук
• 2019

Оглавление диссертации кандидат наук Зоркин Владимир Сергеевич

Аннотация

Оглавление

Введение

ГЛАВА 1. Обзор литературы

1.1. Лазерные интерферометры

1.1.1. Понятие когерентности

1.1.2. Современные типы интерферометров

1.1.3. Анализ требований к источнику оптического излучения

1.2. Серийно выпускаемые модели Не - № лазеров для интерференционных измерений

1.2.1. Методы стабилизации параметров лазерного излучения и конструктивные особенности их реализации

1.3. Методы измерения характеристик лазерного излучения

1.3.1. Измерение нестабильности мощности лазерного излучения

1.3.2. Измерение нестабильности оптической частоты лазерного излучения

1.3.3. Измерение длины временной когерентности

1.4. Постановка задачи

ГЛАВА 2. Исследование свойств Не-№ активных элементов

2.1. Исследование выходной мощности Не - № активных элементов

2.2. Исследование спектрального состава

2.3. Выбор оптимального метода стабилизации

2.4. Пути повышения мощности излучения

2.4.1. Изменение конструкции активного элемента

2.4.2. Влияние магнитного поля на выходную мощность и форму зависимости интенсивности лазерного излучения от расстройки резонатора

2.4.2.1. Теоретическое исследование влияния магнитного поля на характеристики лазерного излучения

2.4.2.2. Экспериментальное исследование влияния магнитного поля на выходные характеристики лазерного излучения

2.5. Выводы

ГЛАВА 3. Разработка блока управления частотой и мощностью лазерного излучения

3.1. Исследование тепловых режимов работы излучателя лазера

3.1.1. Теоретическое исследование тепловых процессов

3.1.2. Экспериментальное исследование тепловых режимов

3.1.3. Разработка системы принудительного воздушного охлаждения

3.2. Разработка системы стабилизации частоты и мощности излучения

3.2.1. Разработка аналоговой схемы стабилизации частоты и мощности

3.2.2. Разработка цифровой системы стабилизации частоты и мощности лазерного излучения

3.3. Разработка алгоритма моделирования работы лазера

3.3.1. Предварительная оценка параметров ПИД-регулятора

3.3.2. Моделирование работы лазера

3.4. Конструкция разработанного лазера

3.5. Выводы

ГЛАВА 4.Исследование характеристик лазерного излучения разработанного лазера

4.1. Измерение относительной нестабильности оптической частоты лазерного излучения

4.2. Измерение относительной нестабильности мощности лазерного излучения

4.3. Измерение длины временной когерентности

4.3.1.Теоретическая часть

4.3.2. Экспериментальная часть

4.4. Определение наличия нестационарных случайных процессов и гармонически составляющих в лазерном излучении

4.4.1. Теоретическая часть

4.4.2.Экспериментальная часть

4.5. Измерение средней мощности лазерного излучения

4.6. Выводы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Список литературы

ПРИЛОЖЕНИЕА

ПРИЛОЖЕНИЕ В

ПРИЛОЖЕНИЕ С

Введение

На сегодняшний день, одними из самых передовых измерительных систем являются лазерные интерферометрические устройства. Точность измерения подобных устройств достигает долей нанометра, а спектр их применения в производственных и научно - исследовательских задачах невероятно широк. Примером интерферометрических устройств могут служить:

A) интерферометры перемещений, предназначенные для измерения расстояний, проходимых движущимися объектами, позиционирования станин станков, калибровки контрольно - измерительных машин;

Б) лазерные деформографы - устройства, работа которых направлена на регистрацию гравитационных волн, изучение геодинамических и геофизических процессов, исследование степени воздействия гидросферных и атмосферных процессов на уровень микродеформаций земной коры;

B) лазерные виброметры, позволяющие проводить бесконтактное измерение воздействующих на объекты вибраций без влияния на его резонансные свойства.

Источником когерентного излучения, в названных устройствах является одночастотный стабилизированный Ив-Ыв лазер. Современными производителями предлагается разнообразный выбор моделей стабилизированных лазеров промышленного назначения. Стабилизация таких лазеров, в большинстве своём, осуществляется методом поддержания равенства интенсивностей взаимно -ортогональных компонентов лазерного излучения, либо сравнения интенсивности излучения с искусственно сформированным опорным сигналом. Мощность предлагаемых устройств лежит в пределах 0.7 - 1.5 мВт при относительной

о

нестабильности оптической частоты порядка 10- отн. ед. Конструкция, как правило, представлена в виде двух сопрягаемых блоков - излучателя, длиной приблизительно 250 - 300 мм, и системы питания.

Однако современные тенденции развития и оптимизации производства сформировали новые требования к измерительным системам в части их миниатюризации и уменьшении времени выхода на рабочий режим, что внесло

серьёзные ограничения на применение известных моделей стабилизированных лазеров.

Кроме того, анализ известных государственных и отраслевых стандартов, а также материалов, опубликованных в открытой печати, показал отсутствие методов и устройств для измерения длины временной когерентности с точностью измерения лучше, чем ±25%.

Целью диссертационной работы является: создание нового прибора для изучения физических явлений и процессов - стабилизированного Ив-Ыв лазера, обладающего уменьшенными габаритами при сохранении основных рабочих характеристик и повышенной выходной мощностью на единицу длины активной среды. А также разработка новых методов и научной аппаратуры для измерения характеристик лазерного излучения.

Достижение поставленной цели требует решения следующих задач:

1) проанализировать существующие методы стабилизации параметров лазерного излучения с целью выбора оптимального для решения поставленной задачи;

2) исследовать конструктивно-технологические пути увеличения выходной мощности Ив-Ыв активных элементов без увеличения расстояния между зеркалами резонатора и диаметра разрядного капилляра;

3) изучить влияние магнитного поля на форму зависимостей интенсивности ортогональных компонентов лазерного излучения от расстройки резонатора;

4) определить влияние тепловых режимов малогабаритного излучателя лазера на его работу в процессе стабилизации параметров лазерного излучения;

5) проанализировать известные конструкции одночастотных стабилизированных Ив-Ыв лазеров с целью их модификации путём устранения количества функциональных узлов без снижения эффективности;

6) разработать и исследовать устройство стабилизации параметров лазерного излучения;

7) разработать и исследовать экспериментальную установку для измерения длины временной когерентности, обеспечивающую погрешность измерения

меньшую, чем у существующих методов при упрощении схемы измерения и сокращении времени проведения исследования.

Научные исследования, определившие содержание работы, проводились в соответствии с планами научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ АО «Плазма».

Методы исследования

При выполнении настоящей работы применялись аналитические методы, методы математического моделирования, методы компьютерного моделирования. Экспериментальные исследования проводились с помощью различного контрольно-измерительного оборудования, установки измерения относительной нестабильности оптической частоты ИКЛ-0.63, стабилизированных Ив-Ыв лазеров ЛГН-305, ЛГН-303, ЛГН-302, ЛГН-220.

Научная новизна полученных результатов заключается в следующем:

1) установлена взаимосвязь ширины зависимости интенсивности лазерного излучения двухчастотного Ив-Ыв активного элемента с внутренними зеркалами от расстройки оптического резонатора и действующей на активную среду комбинации скрещенных магнитных полей;

2) разработано и реализовано устройство стабилизации частоты и мощности лазерного излучения, работа которого основана на контроле длины оптического резонатора с помощью двух управляющих элементов: нагревательной спирали и модуля принудительного воздушного охлаждения;

3) разработана экспериментальная установка для измерения длины временной когерентности, основанная на использовании интерферометра Майкельсона с модулированной длиной опорного плеча. Показано, что относительная погрешность измерений с помощью предложенной установки составляет величину не более чем ±10%.

Научные положения и результаты, выносимые на защиту:

1) Наложение комбинации продольного и поперечного магнитного поля, величиной 3.2 - 24 мТл, на часть активной среды в пределах 0.1 - 0.3 длины разрядного промежутка активного элемента с внутренними зеркалами приводит к

смещению точки разрыва кривой перестройки с максимума усиления, что обеспечивает устойчивую стабилизацию ввиду исключения перестройки на соседнюю кривую.

2) Использование двух элементов управления длиной резонатора: нагревательной спирали и модуля принудительного воздушного охлаждения, приводит к снижению температуры динамического равновесия малогабаритного излучателя до величины 60 - 70 0С, снижению времени выхода на рабочий режим не менее чем в 2 раза и устойчивой стабилизации лазера.

3) Измерение длины временной когерентности с помощью экспериментальной установки, работа которой основана на модуляции длины опорного плеча в интерферометре Майкельсона позволяет снизить погрешность измерения не менее чем в 2 раза.

Практическая значимость

1) разработана конструкция малогабаритного излучателя, обеспечивающая повышение выходной мощности на единицу длины активной среды при отсутствии точки разрыва кривой усиления в максимуме интенсивности;

2) разработано устройство стабилизации частоты и мощности лазерного излучения с двумя элементами управления: нагревательной спиралью и модулем принудительного воздушного охлаждения;

3) разработан малогабаритный одночастотный стабилизированный Ив-Ыв лазер, предназначенный для использования в качестве когерентного источника оптического излучения для компактных прецизионных измерительных систем. Выходная мощность лазерного излучения составляет 0.95 мВт, нестабильность мощности лазерного излучения 0.66%, относительная нестабильность оптической частоты лазерного излучения 9.9 10-9 отн. ед.. Габариты разработанного устройства составили 179x54(79 с креплением) х57.5(61.5 с креплением), что соответствует размерам нестабилизированных моделей Не-№ лазеров;

4) разработана экспериментальная установка для измерения длины временной когерентности, позволяющая производить измерения с относительной погрешностью, не больше, чем ±10%;

Новизна конструкторских и технологических решений подтверждена патентами на полезные модели.

Личный вклад автора

Диссертация написана по материалам исследований, выполненных лично автором при его непосредственном участии или под его руководством. Автором выполнены исследования, определившие защищаемые положения и результаты.

Внедрение результатов работы

Результаты диссертационной работы использованы АО «Плазма» г. Рязань при изготовлении Ив-Ыв лазеров повышенной мощности типа ЛГН-220 (SF, M); при проведении ОКР «Дар» (ЛГН-305), ОКР «Арамис» (ЛГН-302) и ОКР «Дендрарий-2» (ЛГН-220), посвященных разработке и модернизации частотно-стабилизированных Не-№ лазеров, а также в ООО «ОПТО-ТЛ» при модификации малогабаритных интерферометров OptoTL-60 и OptoTL-250.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка и исследование малогабаритного стабилизированного He-Ne лазера повышенной когерентности»

Апробация работы

Результаты исследований, представленные в диссертационной работе, обсуждались на: 24-й международной конференции «Лазеры. Измерения. Информация» 2014. XXV международной научной конференции «Лазерно-информационные технологии в медицине, биологии, геоэкологии и транспорте» 2017. II МНТК и МНМК «СТНО-2018». XXVI международной научной конференции «Лазерно-информационные технологии в медицине, биологии, геоэкологии и транспорте» 2018.

Публикации

По материалам диссертационной работы опубликовано 15 печатных работ, из них 4 статьи, опубликованные в ведущих рецензируемых журналах и изданиях, определенных ВАК Минобрнауки РФ. 6 работ в сборниках трудов международных конференций и форумов. Получено 3 патента РФ на полезные

модели. 1 работа опубликована в межвузовском сборнике научных трудов. Опубликовано 1 учебное пособие. Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка, включающего 94 наименований. Работа изложена на 149 страницах машинописного текста, содержит 82 рисунка.

ГЛАВА 1. Обзор литературы

1.1. Лазерные интерферометры

Интерферометры - одни из самых точных измерительных приборов, использующих принцип интерференции световых волн. Микроэлектроника, оптика, лазерная техника, телекоммуникация, астрономия, прецизионная механика, измерительная техника не могли бы существовать без применения различных типов интерферометров.

Качество оптических поверхностей определяется методами их контроля. При изготовлении современных оптических систем требуется контролировать форму поверхностей (пластин, зеркал и линз) с точностью до единиц и даже долей нанометра. При этом площадь контролируемой поверхности может составлять несколько десятков квадратных метров [1].

Интерференционное поле имеет регулярную структуру и его пространственный период является удобной и стабильной мерой для абсолютного измерения перемещения и геометрических размеров, а также их производных: скорости, ускорения, силы, формы объектов, плотности вещества [2]. 1.1.1. Понятие когерентности

Конструирование и эксплуатация интерферометра неразрывно связана с понятием когерентности.

Изначально понятие о когерентности появилось в классической оптике для описания явлений дифракции и интерференции, однако оно относится к волновым полям любой природы. Понятие когерентности определяет согласованность протекания во времени и в пространстве нескольких колебательных или волновых процессов, проявляющуюся при их сложении. У когерентных колебаний разность фаз остается постоянной (или закономерно меняется во времени) за время наблюдения. Появление лазеров способствовало развитию теории когерентности

[3].

В работах [3, 4, 5] рассматривается часто используемые при описании интерференционных явлений понятия временной и пространственной

когерентности. Временная когерентность связана со степенью монохроматичности исследуемых колебаний, а пространственная когерентность характеризует геометрию эксперимента.

Монохроматическое излучение полностью когерентно во всех точках поля и при любой временной задержке Дt между колебаниями. Это обусловлено постоянством амплитуды, частоты и фазы излучения. Однако в природе не существует строго монохроматических источников излучения. Естественные и искусственные источники света излучают в спектральном диапазоне конечной ширины и имеют не бесконечно малые тела излучения. Таким образом, волновые процессы реальных источников когерентны лишь частично. Такое поле имеет ограниченную пространственную область, в которой колебания взаимно когерентны, и ограниченное время когерентных колебаний в каждой точке пространства.

Если рассматривать направленный пучок света источника с малыми, но с достаточно широкими угловыми размерами, то длина продольной когерентности определяется преимущественно шириной частотного спектра:

с (1.1)

где /с называется длиной временной когерентности. Эта величина определяется также временем когерентности тс и скоростью распространения света V в данной среде:

Iс « Утс, (1.2)

В общем случае для Ьс справедливо соотношение:

Г = Г + Р (13)

ьс РII с

из которого следует, что при узком угловом и широком частотном спектре, а также соблюдённом соотношении рц >> /с, длина продольной когерентности эквивалентна длине временной когерентности, определяемой шириной частотного спектра поля Ьс ~ /с.

С помощью представления о времени когерентности тс и, соответственно, о временной когерентности, определяется степень согласованности колебаний,

протекающих в одной точке поля. Рассматривается время когерентности тс , в течение которого колебания почти гармонические.

Время когерентности определяется шириной частотного спектра оптического поля Ду (Рисунок 1.1).

тг ~ —.

с ду

(1.4)

Так как интервал частот Ду определяет среднюю частоту амплитудно-фазовых отклонений колебаний в оптическом поле, а значит, и средний период этих флуктуаций, связанный с понятием «время когерентности».

Рисунок 1.1 - Спектральные контуры оптического поля в шкале частот (а) и длин

волн (б)

Со временем когерентности связано понятие длины временной когерентности 1с, определяемой как расстояние, на которое распространяются колебания за время когерентности 1с ~ К-тс. Используя соотношение между частотой и длиной волны V =У!Х для определения 1с, применяют формулу:

/ —

1с ~ АЛ'

(1.5)

где ДХ - ширина спектрального контура в шкале длин волн (Рисунок 1.1 б), Х0 -

центральная длина волны.

1.1.2. Современные типы интерферометров.

А) Интерферометр для измерения линейных перемещений.

Лазерная информационно-измерительная система для измерения линейных величин определяет перемещение объекта путем сравнения пройденной объектом

дистанции с длиной волны стабилизированного по частоте лазера. Сравнение измеряемого отрезка осуществляется с помощью двулучевого интерферометра.

В основе работы двулучевого интерферометра лежит пространственное разделение пучка света на два когерентных луча, которые проходят различные оптические пути, а затем сводятся вместе, и наблюдается результат их интерференции.

Существенную роль при решении различных задач физики и техники сыграл интерферометр Майкельсона [6, 7].

Одно из зеркал закрепляют на объекте, перемещение которого необходимо измерить. При движении объекта изменяется разность хода интерферирующих пучков и на выходе интерферометра наблюдают изменения светового потока от минимального значения до максимального. Смещение зеркала на половину длины волны излучения, т.е. на одну полосу интерференционного поля, соответствует одному периоду в изменении светового потока [8, 9].

Количество полос считается с помощью фотоэлектрической схемы, а измеряемая длина вычисляется по формуле 1.6 [10, 2].

^ _ Оу+лу>явак ^ ^

2'^среды

где (#+Дф) - порядок интерференции, т.е. количество целых и дробных частей числа полос соответственно; Хвак - длина волны источника оптического излучения в вакууме, «среды - показатель преломления среды, в которой проводятся измерения.

В работах [8, 9] рассматривается получивший наибольшее распространение одночастотный лазерный двулучевой интерферометр Майкельсона. Лазерный интерферометр (Рисунок 1.2) состоит из следующих элементов: стабилизированного одночастотного лазера 1, светоделительного кубика 2 и двух отражателей 3 и 4, четвертьволновых пластинок 5, поляризаторов 7, фотоприемных блоков 8 и 9, блоков обработки сигнала 10 - 13. В зависимости от вида интерферометра (интерферометр без переноса спектра сигнала,

интерферометр с переносом спектра сигнала, интерферометр с внутренней фазовой модуляцией) в его состав входят дополнительные блоки: поворотная призма (или зеркало) 6, светоделительная пластина 6, низкочастотный генератор 14 и пьезоэлемент 15.

Отражатель 4 связан с объектом и перемещается на искомый отрезок Ь. Пучки света после прохождения интерферометра и отражения от зеркал 3 и 4 складываются в светоделительном кубике 2.

По причине того, что значение длины волны для современных лазеров

8 9

известно с относительной погрешностью от 5-10" до 5 10", т.е. находится на уровне погрешности воспроизведения желто-оранжевой линии изотопа криптона-86. Таким образом, этот класс оптико-электронных приборов позволяет измерять длину практически с точностью исходных образцовых мер [2].

Пределы точностей лазерных интерферометров иллюстрирует Рисунок 1.3, где в логарифмическом масштабе показаны точностные характеристики прибора в зависимости от пределов измерения. Имея лучшие точностные характеристики, чем основные нормали машиностроения - концевые (1) и штриховые (2) меры длины 2-го разряда, лазерные интерферометры (3) в значительной степени перекрывают последние по диапазону измеряемых величин. Можно утверждать, что лазерные интерферометры с пределами измерений от 0 до 60 м с относительной погрешностью 110" являются современными «световыми мерами длины». По диапазону и точности они превосходят всю гамму измерительных приборов машиностроения и приборостроения [2].

Рассмотрим влияние относительной нестабильности оптической частоты на точность интерферометрических измерений. Максимальную погрешность измерения расстояния можно записать следующим образом:

мЬ м

X , (1.7)

где Лф - погрешность измерения фазы интерференционного сигнала; X - длина волны лазерного излучения; Ь - измеряемое расстояние; ЛХ/Х - относительная нестабильность длины волны.

Рисунок 1.2 - . Принципиальная схема лазерного интерферометра 1 - лазер; 2 - светоделительный кубик; 3 и 4 - отражатели, 5 -четвертьволновые пластинки; 6 - поворотная призма (или зеркало); 6 светоделительная пластина; 7 - поляризаторы; 8 и 9 - фотоприемные блоки; 10, 11 и 13 - блоки обработки сигнала; 14 - низкочастотный генератор; 15 -

пьезоэлемент.

Рисунок 1.3 - Точность интерферометров в зависимости от диапазона измерений

При измерении малых расстояний (ближней зоны) (Ь << ЛфХ2/(4пЛХ)) ЛЬ определяется только погрешностью Лф. При измерении больших расстояний (дальней зоны) (Ь >> ЛфХ2/(4пЛХ)) ЛL определяется величиной ЛХ/Х. В остальных случаях необходимо учитывать оба слагаемых в (1.7).

Длина волны лазера в воздухе: X = Хвак/и, где Хвак - длина волны лазера в вакууме, п - показатель преломления воздуха. Поэтому погрешность длины волны содержит две составляющие:

лх ЛХ лп

ЛХ — вак ^ Лп

X X п , (1.8)

где ЛХвак - погрешность воспроизведения длины волны лазера в вакууме; Лп -погрешность измерения показателя преломления воздуха.

Б) Лазерный деформограф.

В настоящее время успешно эксплуатируются лазерные деформографы -устройства, работа которых направлена на регистрацию гравитационных волн, изучение геодинамических и геофизических процессов, исследование степени воздействия гидросферных и атмосферных процессов на уровень микродеформаций земной коры, ее сейсмичность. Оптические элементы всех указанных интерферометров установлены на блоках, созданных из различных материалов, которые жестко соединены с земными породами. Технические характеристики деформографов зависят в основном от частотной стабильности применяемых лазеров, способов установки блоков деформографов и основных параметров среды их расположения [11].

В работе [12, 13, 14] описана оптическая схема, представляющая собой двухпроходный (Ы = 2) неравноплечный интерферометр Майкельсона, работающий в режиме разнесенных пучков, который реализуется при использовании в качестве отражающих элементов уголковые отражатели.

Работа по схеме разнесенных пучков позволяет предотвратить попадание обратного отражения за счёт небольшого роста габаритов оптических элементов и

светопровода. Таким образом, не требуется применять дополнительные оптические вентили.

В качестве источника излучения используется частотно-стабилизированный Не-Ыв лазер.

На Рисунке 1.4. представлена общая функциональная схема интерферометра. Излучение лазера (1) попадает на телескопическую систему (2), образованную двумя объективами, в фокусе которых установлена диафрагма для обрезания более высоких дифракционных порядков (увеличение системы Г=25). Телескопическая система формирует перетяжку на дальнем отражателе интерферометра. Сформированный телескопической системой пучок с фронтом большого радиуса кривизны падает на светоделительный куб (6), который делит луч на две части и направляет их на измерительный (19) и опорный (4) уголковые отражатели. Отраженные пучки с помощью оптического клина (5) сбиваются на малый угол и рекомбинируют на том же самом светоделительном кубе (6). Интерференционная картина, возникающая в результате рекомбинации опорного и измерительного пучков, представляет собой прямые полосы.

Оптические части интерферометра установлены в вакуумных камерах, соединенные между собой посредством сильфонов и вакуумных труб. Таким образом, оптические плечи интерферометра полностью вакуумированны.

Блок излучения и вакуумные камеры, содержащие оптические элементы интерферометра, установлены на независимых фундаментах. Оптические элементы интерферометра жестко связаны со скальной породой и не имеют прямого контакта со штольней.

Электронная система регистрации обеспечивает работу интерферометра в широком диапазоне частот: от сверхнизких до килогерц. Основой такой системы является система слежения за интерференционной полосой компенсационного типа с внутренней модуляцией.

Рисунок 1.4. - Баксанский лазерный интерферометр 1 - Не-№ лазер; 2 - телескопическая система; 3, 8, 17 - развязанные бетонные

фундаменты; 4, 19 - уголковые отражатели; 5 - оптический клин; 6 -светоделительный куб; 7, 18 - вакуумные камеры; 9 - блок фотоприемника и модулятора; 10, 14 - сильфоны; 11 - вакуумированный светопровод; 12, 13, 15, 16 - вакуумные насосы; 20 - компьютер; 21 - электронный блок регистрации; 22 -капитальная стена штольни; 23 — скальная порода.

Применение лазерно-интерференционных методов в лазерных деформографах позволяет измерять на выходе их фотоприемников изменение силы тока, которое зависит от изменения расстояния между устоями интерферометра, стабильности мощности и частоты применяемых лазеров, шумов фотоэлектронной аппаратуры [15]. Уменьшение уровня шумовых компонентов позволяет по изменению тока А/ измерять изменение расстояния между устоями деформографа АЬ [11]:

М = + I (Ь^) 2+ 2+ 2, (1.9)

¿0 2п ~ Ч V я / V ¿0 2п) \ ¿0 2п / 4 у

М Хл

где ----

I о 2 тт

измеряемая величина, а остальные слагаемые - шумы. Первое

подкоренное слагаемое - шумы, связанные с нестабильностью частоты лазерного излучения. Второе - шумы фотоэлектронной аппаратуры. Третье - шумы, вызванные нестабильностью мощности лазерного излучения. - длина волны лазера; А/ - величина силы тока на выходе фотоприёмника, вызванная изменением расстояния между устоями деформографа; Ь - длина рабочего плеча лазерного деформографа.

где х - чувствительность фотоприёмника; 10 - интенсивность лазерного луча.

В) Лазерные виброметры.

Лазерная виброметрия [16] - метод точного бесконтактного измерения механических колебаний объектов. Лазерная виброметрия позволяет проводить дистанционное бесконтактное измерение вибрации при полном отсутствии воздействия на резонансные свойства объектов

Лазерные доплеровские датчики вибраций [17] наиболее полно реализуют идею бесконтактных измерений. Доплеровский сдвиг частоты излучения, рассеянного на движущихся частицах или поверхностях, относится к числу давно известных и хорошо изученных явлений.

При совершении исследуемой поверхностью гармонических колебаний с частотой ш0 и амплитудой § (х,у), её мгновенная скорость V (х,у) в момент времени ? в исследуемой точке (х, у) поверхности определяется следующим выражением:

где - вектор амплитуды скорости колебаний объекта (пиковая

виброскорость).

Доплеровское изменение частоты Ау для схемы, основанной на интерферометре Майкельсона, будет определятся как:

¿о = 4 ■ /0 ■ X,

(1.10)

§ (х, У) — (О ^(х, У) СОБ (О • — КО (х, у) СОБ (О • Ь,

(1.11)

= —^С05 О)0 • Ь,

л

(1.12)

где - пиковая скорость колебаний в направлении вектора

чувствительности лазерного виброметра.

Мгновенная частота у^) и фаза ф(?) отражённого лазерного излучения будут определяться следующими выражениями:

V ( Ь) — уО+^р- С О Б О (1.13)

р( £ ) — 2 7Г V ОЬ + 2О • Ь, (1.14)

СО)0

где с - скорость света в вакууме.

В соответствии с (1.13, 1.14) электрический сигнал на выходе фотоприемника является периодической функцией, представленной в следующем виде:

т = 2еуЕ0Е3 [/о + 2 соз(Ав) 1%=11]2п со5(2па>01) -2б\П А в/2п+147г50ЛчАп2п+1 (0 Ь (1.15)

где 1п - функция Бесселя п-ого порядка; е - постоянная фотоприёмника; Е0 и Е8 -амплитуда опорного и рассеянного излучения соответственно; у - коэффициент, учитывающий общее уменьшение интенсивности взаимодействующих излучений; А0 - начальная разность фаз между опорным и рассеянным излучением в приемной плоскости фотоприемника.

Спектр этого сигнала, являющийся Фурье-преобразованием </(?)>, содержит основную частоту вибраций ю0 и её гармоники.

Для измерения не только частоты, но и амплитуды вибраций необходимо восстановление модулирующего сигнала. Это можно осуществить, если ввести постоянный сдвиг частоты излучения в опорном пучке на известную величину 5у. Основная особенность таких гетеродинных систем состоит в том, что на выходе фотоэлектрического преобразователя появится частотно-модулированный сигнал с несущей частотой, отличной от нуля.

Если объект движется к интерферометру, частота модуляции уменьшается, а если он удаляется, частота повышается. Это означает, что появляется возможность чётко определять направление движения объекта [18].

Выходной сигнал фотоприёмного устройства, будет представлять следующую зависимость:

47Т

i(t) = 2eyE0Es cos 2nSvt + — S0 sin w0t + A6, (116)

я0

где - несдвинутая (основная) длина волны соответствующая частоте v0.

На Рисунке 1.5 представлена схема доплеровского виброметра Ometron 8330 [16, 19].

Рисунок 1.5 - Структурная схема виброметра Ometron 8330

Устройство содержит в себе лазер, поляризационный светоделитель 1, разделяющий лазерное излучение на луч, зондирующий объект с помощью оптической системы (линза и объектив), и опорный пучок. Частота опорного пучка смещается оптическим модулятором. Поляризационный светоделитель 1 функционирует в качестве светового коммутатора. Его призма пропускает поляризованное лазерное излучение в сторону объекта и модулятора. Четвертьволновые пластины предназначены для поворота вектора поляризации излучения. Призма 1 совмещает отражённые от объекта и модулятора световые пучки и направляет их в фотоприёмную систему, предотвращая попадание

обратных отражений в источник излучения. В фотоприёмной системе светоделитель 2 делит излучение на два канала: синусоидальный и косинусоидальный. Разделение осуществляется с помощью четвертьволновой пластины, размещённой в одном из каналов. В каждом из этих каналов излучение с помощью поляризационных фильтров 3 и 4 разделяется на два пучка с ортогональной поляризацией. Фотоприёмники 5 и 6 в косинусоидальном канале и 7, 8 в синусоидальном канале регистрируют фототок.

1.1.3. Анализ требований к источнику оптического излучения.

Основываясь на работах [2, 10, 11. 20] можно сделать заключение, что измерения малых расстояний порядка (Ь << ДфХ2/(4лЛХ)) ЛЬ может осуществляться нестабилизированными источниками когерентного излучения. Так, в работе [20] измерение теплового расширения меди осуществляется с относительной погрешностью 0.3 % в случае использования нестабилизированного Не-№ лазера. При замене источника излучения на стабилизированную модель, погрешность снижается до величины 0.2 %.

Однако в случае (Ь >> ДфХ2/(4лДХ)) ДЬ и промежуточных областях, а также при измерении гармонически изменяющихся величин применение нестабилизированных моделей ограничено.

1.2. Серийно выпускаемые модели Не - N6 лазеров для интерференционных измерений

Рассмотрим современные типы Ив-Ыв лазеров промышленного назначения, применяемых в качестве источников когерентного оптического излучения в составе интерферометров.

В Таблице 1.1. приведены модели Ив-Ыв лазеров, выпускаемых на 2018 г [21,22,23,24,25].

Где Рср - средняя мощность лазерного излучения; АР - нестабильность мощности лазерного излучения; ау/у - нестабильность частоты лазерного излучения; ^от - время выхода лазера на рабочий режим.

Таблица 1.1 - Серийно выпускаемые He-Ne лазеры промышленного назначения

Производитель Модель P P ср, мВт А Р, % АУ/У, отн. ед ^гог, мин Габариты, мм

Thorlabs Inc. HNLS008 L-EC 0.8 ±2.5 за 8 часов. - 10 175.3x50.8x63.5

HRS015B 1.2 ±0.3 за 8 часов 6.3-10-9 за 8 часов 15 Излучатель: 296.1x045

SIOS Meßtechnik GmbH SL 02/1 1.2 - ±5-10-9 за 1 час 10 410x050

SL 03/1 0.8 ±5(Режим стабилизации частоты) за1 час ±2-10-9 за 1 час 10 Излучатель: 280x034.9 Источник питания:

±0.2(Режим стабилизации мощности) за 1 час 172x60x230

SL 04/1 1.2 ±5(Режим стабилизации частоты) 1 час ±2-10-9 за 1 час 10 Излучатель: 314x045 Источник питания:

±0.2(Режим стабилизации мощности) за 1 час 172x60x230

Research Electro-Optics, Inc./ Newport Corporation 39727 1 ±1(Режим стабилизации частоты) 1 час ±2.Ы0-9 (Режим стабилизации частоты) за 1 час 30 Излучатель: 381x045 Источник питания: 226x52x162

±0.2(Режим стабилизации мощности) за 1 час ±1.110-8 (Режим стабилизации мощности) за 1 час

32734 1.5 ±1(Режим стабилизации частоты) 1 час ±2.1-10-9 (Режим стабилизации частоты) за 1 час 30 Излучатель: 381x045 Источник питания: 226x52x162

±0.2(Режим стабилизации мощности) за 1 час ±1.110-8 (Режим стабилизации мощности) за 1 час

Продолжение таблицы 1.1

Производитель Модель Р Р ср, мВт А Р, % АУ/У, отн. ед ^ог, мин Габариты, мм

Stabilized Не-№ 1а8ег -LGS 1.2 ±0.3 ±2.1-10-8 20 330x035

8епе8

АО «Плазма» ЛГН-303 1 ±2 за 4 часа ±110-8 за 4 часа 30 Излучатель: 326x036 Источник питания: 220x100x135

ЛГН-302 0.7 ±2 за 4 часа ±110-8 за 4 часа 30 320x102x120

0.7

2

1.2.1. Методы стабилизации параметров лазерного излучения и конструктивные особенности их реализации.

Существует несколько вариантов активной стабилизации параметров лазерного излучения. Остановимся подробнее на каждом из них, рассмотрев достоинства и недостатки.

А) Стабилизация по равенству интенсивностей ортогональных компонентов лазерного излучения.

Данный метод получил широкое распространение в конструировании двухчастотных стабилизированных лазеров.

Суть метода заключается в поддержке постоянной длины оптического резонатора [26, 27, 28]. Информационный сигнал, служащий для оценки расстояния между зеркалами резонатора представляет собой разность интенсивностей ортогональных мод лазерного излучения.

При изменении расстояния между зеркалами резонатора, вследствие теплового расширения, происходит соответствующее перемещение частот по кривой усиления

Конструкция активного элемента, в частности, его длина, подбирается таким образом, чтобы частотное расстояние между продольными модами составляло величину, порядка ^у = 640 МГц [29, 30, 31, 32]:

с!у =

21-п,

ср

(1.17)

где ^у - частотное расстояние между соседними продольными модами; 1 -длина резонатора; с - скорость света; пср - показатель преломления активной среды.

Такое значение ^у обеспечивает противофазное изменение интенсивностей

мод.

На Рисунке 1.6. представлена типичная схема расположения мод резонатора на кривой усиления двухчастотного активного элемента Ив-Ыв лазера:

Рисунок 1.6 - кривая усиления Ив-Ыв лазеров

Обобщённая функциональная схема лазера, стабилизированная методом равенства интенсивностей, представлена на Рисунке 1.7 [30, 29].

Рисунок 1.7 - Функциональная схема лазера, стабилизированная методом равенства интенсивностей ортогональных мод

Принцип её работы заключается в следующем: излучение лазера, содержащее частотные компоненты £1 и £2, попадая на поляризационный расщепитель, делится в пространстве на два луча, каждый из которых содержит только одну частоту. Лучи попадают на соответствующие им фоторегистраторы, преобразующие интенсивности излучения в электрические сигналы, поступающие на пропорционально-интегрально-дифференциальный регулятор (ПИД-регулятор). Реперной точкой для стабилизации системы служит положение резонатора, обеспечивающее величину ошибки, равную нулю. Разбаланс интенсивностей, а следовательно, ненулевое значение сигнала ошибки и его знак служит информацией об удлинении и укорачивании оптического резонатора. На основании сигнала ошибки (разности сигналов фоторегистраторов), ПИД-регулятор формирует управляющий сигнал, поступающий на нагреватель, расположенный на боковой поверхности активного элемента. Управляющий сигнал через нагреватель нагревает или охлаждает резонатор, компенсируя изменение его длины, следовательно, устремляя сигнал ошибки к нулю.

Рассмотрим конструктивные исполнения данного типа стабилизации.

На Рисунке 1.8 представлена функциональная схема излучателя лазера ТкоНаЪ8 НЯ8015Б [21]

Рисунок 1.8 - Излучатель лазера Thorlabs HRS015B

Стабилизация частоты осуществляется путём поддержания баланса интенсивностей двухчастотного активного элемента. Информационный сигнал берётся с выходного зеркала лазера. В конструкции используется два оптических элемента, один из которых отражает на первый фотоприёмник ^-компонент излучения, а p-компонент свободно проходит через него. Другой оптический элемент отражает 5% p- компонента на второй фотоприёмник, а остальные 95% излучения выходят из излучателя. Сигналы с фотоприёмников попадают на соответствующие им усилители, подающих сигнал на ПИД-регулятор. Сформированный регулятором сигнал поступает на нагреватель, изменяющий длину активного элемента.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Зоркин Владимир Сергеевич, 2019 год

Список литературы

[1] Полещук А.Г., Хомутов В.Н., Маточкин А.Е., Насыров Р.К., Черкашин В.В.. Лазерные интерферометры для контроля формы оптических поверхностей // Фотоника. 2016. Выпуск 4.С. 38-50.

[2] Коронкевич В.П., Полещук А.Г., Седухин А.Г., Ленкова Г.А. Лазерные интерферометрические и дифракционные системы // Компьютерная оптика. Том 34. №1. 2010. С. 4 - 23.

[3] Кальянов А.Л., Лычагов В.В., Лякин Д.В., Перепелицына О.А., Рябухо В.П. Оптическая низкокогерентная интерферометрия и томография: Учебное пособие / Под редакцией профессора В.П. Рябухо. - Саратов: СГУ имени Н.Г. Чернышевского, 2009. С. 86.

[4] Сивухин Д.В. Общий курс физики. Том 4. Оптика. - М., 1980. С. 752.

[5] Борн. М., Вольф. Э. Основы оптики. - М., 1979.С. 720.

[6] Шандыбина Г.Д., Парфенов В.А. Информационные лазерные технологии: Учебное пособие. - СПб.: СПбГУ ИТМО, 2008. С. 107.

[7] Kenneth G., Eric D. Black, Libbrecht. A Laser Interferometer for the Undergraduate Teaching Laboratory Demonstrating Picometer Sensitivity. Department of Physics, California Institute of Technology Pasadena, California 91125

[8] Базыкин С.Н. Иформационно-измерительные системы для измерения линейных перемещений // Современные наукоемкие технологии. 2016. № 9-3. С. 373-377.

[9] Гуров В.С., Зоркин В.С., Гомозкова Е.Ю., Кондрахин А.А., Мельничук Г.В., Паюров А.Я., Огнев Б.И., Чуляева Е.Г. Информационные лазерные технологии в промышленности и системах связи. Рязань: РГРТУ, 2016. С. 92.

[10] Базыкин С.Н. Информационно-измерительные системы на основе интерферометров: моногр.; под ред. д-ра техн. наук, проф. В.А Васильева. -Пенза: Изд-во ПГУ, 2014. С. 132.

[11] Долгих Г.И. Принципы построения однокоординатных лазерных деформографов // Письма в журнал технической физики. 2011. Выпуск 5. С. 24.

[12] Милюков В.К., Кравчук В.К. Наблюдения спектра деформаций Земли лазерным интерферометром-деформографом // Вестник МГУ. Серия Физика Астрономия 1996. № 2, С. 73-78.

[13] Долгих С.Г., Долгих Г.И., Чупин В.А., Яковенко С.В. Применение мобильного лазерного деформографа // Фотоника. 2016. № 6 (60). С. 82-87.

[14] Долгих Г.И., Привалов В.Е. Лазерная физика. Фундаментальные и прикладные исследования. - Владивосток: ООО «Рея», 2016. С. 352.

[15]Долгих Г.И., Привалов В.Е. Лазеры. Лазерные системы. Владивосток: Дальнаука, 2009. С. 203.

[16] Журавлев О.А., Шапошников Ю.Н., Ивченко А.В. Лазерная виброметрия механических конструкций Учебное пособие. - Самара: Изд-во Самар, гос. аэрокосм. ун-та, 2006. С. 72.

[17] Matiss Malahs. Design of a Low Cost Laser Vibrometer System. Helsinki Metropolia University of Applied Sciences. 2015.

[18] Rok Prislan. Laser Doppler vibrometry and modal testing. UNIVERSITY OF LJUBLJANA. Ljubljana, 2008.

[19] Описание виброметра Ometron 8330.

[20] Bocekfi V.G.. A Study on Performance Effects of Standard and Stabilized He-Ne Lasers in an Interferometric Measurement System, Marmara University, Department of Electric and Electronics Engineering, Technology Faculty, 2015.

[21] https://www.thorlabs.com

[22] https://sios.de

[23] https://www.reoinc.com

[24] https://www.lasos.com

[25] http://www.plasmalabs.ru

[26] Власов А. Н., Хилов С. И.. Частотно-стабилизированные гелий -неоновые лазеры для интерферометрии. // Фотоника. 2007. Выпуск 5.

[27] Xiaofei Diao, Jiubin Tan, Pengcheng Hu, Hongxing Yang, Pengfei Wang. Frequency stabilization of an internal mirror He-Ne laser with a high frequency reproducibility // Applied Optics, Vol. 52, Issue 3. pp. 456-460. 2013.

[28] Yuanchi Zhao. Implementing Thermal Feedback Control of a Helium-Neon Laser for Frequency Stabilization // Intel Science Talent Search Physics. November 2008

[29] Vladimir Protopopov. Practical Opto-Electronics: An Illustrated Guide for the Laboratory. Springer. 2014.

[30] Власов А.Н., Перебякин В.А., Привалов В.Е. Стабилизированные гелий-неоновые лазеры с внутренними зеркалами. - Обзоры по электронной технике. Сер.11, 1986, вып.7 (1206). - М., ЦНИИ "Электроника" . - 50с.

[31] Басов Н.Г., Губин М.А., Никитин В.В., Проценко Е.Д. Двухмодовые газовые лазеры и их применение в спектроскопии и оптических стандартах частоты (обзор). - Квантовая электроника, т. 11, № 6, 1984, С. 1084-1105.

[32] J. Koning, P.H.J. Schellekens, P.A. McKeown. Wavelength stability of He-Ne lasers used in interferometry : limitations and traceability// CIRP Annals : Manufacturing Technology. 1979. P. 307-310.

[33] Воробьев П.Г., Чуляева Е.Г. Частотно-стабилизированные лазеры для точных измерений// Вестник РГРТУ. Вып. 39. №1. Часть 2. С.26-33. 2012.

[34] Патент: US 7,787,505 B1

[35] Зоркин В.С., Воробьёв П.Г., Чуляева Е.Г., Кондрахин А.А., Мельничук Г.В. Исследование цифровой системы стабилизации частоты зеемановских Не -Ne лазеров // Вестник РГРТУ. № 2. Вып. 52. Часть 2. 2015. С.174 - 179.

[36] Бруннер В. Справочник по лазерной технике. Пер. с нем. - В.Н. Белоусова. Под. ред. А.П. Напартовича. М.: Энергоатомиздат. 1991. С. 544.

[37] Стандарты на методы контроля. Лазеры. Методы измерений средней мощности, средней мощности импульса, относительной нестабильности средней мощности лазерного излучения [Текст]: ГОСТ 25786-83. - Введ. 01.07.84. - М: Изд- во стандартов, 1983. С. 25.

[38] Описание микроампермилливольтметра Н399.

[39] Привалов В.Е., Чуляева Е.Г. Исследование воспроизводимости длины волны излучения гелий-неонового лазера с внешней неоновой ячейкой поглощения (0.63 мкм) // Оптика и спектроскопия. 1984. Т. 57, Вып. 5. С. 909-912.

[40] Козлов А.В., Чуляева Е.Г. Средство измерения длины волны и нестабильности частоты лазерного излучения: Тезисы Всесоюзной научно-технической конференция «Применение лазеров в науке и технике». - Л., 1980. С. 59.

[41] Воробьев П. Г., Кондрахин А. А., Мельничук Г. В., Чуляева Е. Г.Методы измерения параметров частотно-стабилизированных лазеров// Сб. научных трудов международного научного семинара (Россия-КНР) 15-17 октября 2012.С. 164-170.

[42] Привалов В.Е. Докторская диссертация. ВНИИМ им. Менделеева Д.И.1978 г.

[43] Лазеры газовые. Методы измерения когерентности. ОСТ 11-397.803-80.

[44] Айхлер Ю., Айхлер Г.И.. Лазеры. Исполнение, управление, применение. Изд-во Техносфера. 2012. С.496.

[45] Власов А. Н. Разработка методов и средств стабилизации частоты He-Ne лазеров для прецизионных измерений. Докторская диссертация.

[46] Зоркин В.С., Чуляева Е.Г., Давыдов С.А. Методы стабилизации частоты He - Ne лазеров (обзор) // методы и устройства формирования и обработки сигналов в информационных системах: межвузовский сборник научных трудов. Рязань. 2018.

[47] Патент СССР №1639375, кл. H01S 3/13, опубл. 1992 г.

[48] Патент РФ №2330364 кл. H01S 3/22, опубл. 2008 г.

[49] Патент РФ №: 2009586, кл. H01S 3/22, опубл. 1994 г.

[50] Патент РФ №116701 кл. Н0^ 3/03, опубл. 2012 г.

[51] Кондрахин А. А., Мельничук Г. В., Серебряков А. Е., Тумаков Н. Ю., Чуляева Е. Г. Зеркала активного элемента зеемановского лазера с повышенной разностной частотой. Труды конференции Лазеры. Измерения. Информация. 9-11 июня 2014г. С.146

[52]Активный элемент гелий-неонового лазера. Зоркин В.С. и др. Патент РФ на полезную модель №167162, кл. H01S 3/038. Приоритет от 11.07.2016, опубл. 27.12.2016.

[53] Дятлов М. К., Касьян В. Г.. Поляризация излучения гелий - кадмиего ОКГ в поперечном магнитном поле. // Электронная техника. Электровакуумные и газоразрядные приборы. Выпуск 6.

[54] Войтович А. П.. Магнитооптика газовых лазеров. // Наука и техника. 1984. С. 208.

[55] У. Лэмб. Теория оптических мазеров.// Квантовая оптика и квантовая радиофизика. Изд-во «Мир». 1965. С. 452.

[56] Гуделев В. Г., Журик Ю. П., Измайлов А. Ч., Ясинский В. М.. Эффект автостабилизации интенсивности излучения двухчастотного газового лазера//Квантовая электроника», 17, № 10, 1990, С. 1285 -1291.

[57] Гуделев В. Г., Ясинский В. М., Двухчастотный гелий-неоновый лазер в поперечном магнитном поле// Квантовая электроника, 1982, том 9, номер 7, С. 1420-1428.

[58] Гончуков С. А., Ермаченко В. М., Измайлов А. Ч., Касумова Р. Д., Петровский, В. Н. Рурукин А. Н.. Газовый лазер с фазовой анизотропией в постоянном магнитном поле// Квантовая электроника, том 8, № 2. 1981

[59] Гуделев В.Г., Журик Ю.Л., Изиайлов А.Ч., Ясински В.М.. Динамика генерации двухчастотного газоразрядного лазера в режиме автостабилизации интерсивности излученич// Квантовая электроника, 33, №9 (1995) С. 878-882

[60] Гуделев В. Г. и др. Влияние шума на проявления поляризационной динамики анизотропного газового лазера.// Квантовая электроника. Т. 24. №1. 1997. С. 5-10.

[61] Зоркин В.С., Чуляева Е.Г., Степура А.В. Исследование влияния магнитных полей на двухчастотный активный элемент Не-№ лазера: сборник трудов II МНТК и МНМК «СТГО-2018» Том 2. - Рязань: РГРТУ, 2018. С. 54-59.

[62] Зоркин В.С., Власов А.Н., Бодров А.И., Чуляева Е.Г. Способы управления формой амплитудно - частотной характеристики Не - № лазера с целью стабилизации его параметров // Лазерно-информационные технологии в медицине, биологии, геоэкологии и транспорте: труды XXIV междунар. научн. конф. Новороссийск: ГМУ имени адмирала Ф.Ф. Ушакова; под ред. проф. В.Е. Привалова, 2018. С. 14-15.

[63] Описание измерителя магнитной индукции Ш1-8

[64] http://www.femm.info/wiki/download

[65] Поврозин А. И., Сидоров А. И. Эффект Зеемана в газовом оптическом квантовом генераторе на смеси Не-№ (X = 0,6328 мкм)//Оптика и спктроскопия. -- Т. XI, вып. 6. 1966. С. 754-758.

[66] Гончуков С. А. и др. Не-№ лазеры на X = 0,63 мкм в режиме генерации 2-х ортогонально поляризованных мод: Препринт. - М., 1981.

[67] Зоркин В.С., Давыдов С.А. Установка измерения разностной частоты в зеемановских активных элементах: сборник трудов II МНТК и МНМК «СТНО-2018» Том 1. Рязань: РГРТУ, 2018. С. 104-108.

[68] Малогабаритный излучатель гелий - неонового лазера. Зоркин В.С. и др. Патент на полезную модель РФ № 183838, кл. Н01Б 3/104. Приоретет от 01. 11. 2017, опубл. 05. 10. 2018.

[69] М.Ю. Керносов, Ю.В. Киселев, Г.В. Мельничук, Е.Г. Чуляева. Подавление поляризационной нестабильности в частотно - стабилизированых гелий - неоновых лазерах. //Научно-технические ведомости СПбГПУ. Физико-математические науки № 2. Выпуск170. Санкт - Петербург. 2013

[70] Зоркин В. С., Воробьёв П.Г., Кондрахин А.А., Мельничук Г.В., Тумаков Н.Ю. Методы снижения времени начального прогрева зеемановского лазера. Сборник докладов 24-й международной конференции Лазеры. Измерения. Информация. 2014. Том 2. С. 44-51.

[71] Зоркин В. С., Воробьёв П.Г., Кондрахин А.А., Мельничук Г.В., Тумаков Н.Ю. Методы снижения времени начального прогрева зеемановского лазера // 24-ая международная конференция Лазеры. Измерения. Информация. Тез. Докл.. 2014.

[72] Исаченко В. П., Осипова В. А., Сукомел А. С. Теплопередача. М.: Энергия. 1975. С. 488с

[73] Воробьев П.Г., Кондрахин А.А., Мельничук Г.В., Улитенко А.И., Чуляева Е.Г.. Исследование тепловых режимов частотно-стабилизированных Не-N лазеров // Фотоника. 2012. №4. С.40-48.

[74] Бухмиров В.В., Расчет коэффициента конвективной теплоотдачи (Основные критериальные уравнения) Методические указания к выполнению практических и лабораторных занятий. Иваново, 2007.С. 36.

[75] Лыков А.В. Тепломассообмен. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Энергия, 1978.С. 480.

[76] Методы классической и современной теории автоматического управления: Учебник в 5-и тт.; Т.3: Синтез регуляторов систем автоматического управления/ по ред. К. А. Пупкова и Н. Д. Егупова. -М.: Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2004. С. 656.

[77] Г. Олссон, Д. Пиани. Цифровые системы автоматизации и управления.-СПб.: Невский диалект. 2001.С. 557.

[78]Одночастотный стабилизированный газовый лазер. Зоркин В.С. и др. Патент РФ на полезную модель № 184534, кл. Н0^ 3/041; Н0^ 3/134. Приоритет от 10.01.2018, опубл. 30.10.2018.

[79] Зоркин В.С., Керносов М.Ю., Кондрахин А.А., Мельничук Г.В., Гомозкова Е.Ю. Стабилизированные лазеры и их характеристики // Вестник РГРТУ. № 1. Вып. 51. 2015. С. 146 - 152.

[80] Зоркин В.С., Чуляева Е.Г., Кондрахин А.А., Мельничук Г.В., Керносов М.Ю., Гомозкова Е.Ю. Исследование метода измерения длины временной когерентности // Вестник РГРТУ. № 2. Вып. 56. 2016. С.163 - 169.

[81] . Строук. Д. Введение в когерентную оптику и голографию. М., 1967. C. 347.

[82] http://www.prist.ru/ info/ articles/ general_ch_modern_oscilloscopes.htm.

[83] Борисовский С.П., Керносов М. Ю., Степанов В. А., Чуляева Е. Г. Исследование свойств лазерного излучения одночастотного лазера повышенной мощности // Вестник Рязанской государственной радиотехнической академии. 2007. № 20.

[84] Катлер Л., Сирль С. Некоторые аспекты теории и измерений частотных флуктуаций стандартов частоты - ТИИ ЭР, 1966, т.54, №2, С.41.

[85] Воробьев П.Г., Гуров В.С., Кондрахин А.А., Чуляева Е.Г. Гелий-неоновый частотно-стабилизированный лазер-мера длины в интерферометрах, 108 стр.

[86] Аллан Д.У. Вариации Аллана: история создания, преимущества и недостатки, основные области применения // Гироскопия и навигация. 2015. № 4 (91) С. 3-28.

[87] Паюров А.Я., Перебякин В.А., Чуляева Е.Г. Исследование спектра флуктуаций частоты излучения одночастотных стабилизированных лазеров. // Автометрия, 1982, №2, С. 95-97.

[88] А.с. 880209 (СССР). Устройство для измерения нестабильности частоты излучения лазеров/ Л.С. Жаворонкова, А.Я. Паюров, Е.Г. Чуляева. - 1981.

[89] . Борисовский С.П., Маковеева Л.Я., Чуляева Е.Г., Яковлев Ю.М.: -Метрологическое обеспечение измерений спектральных и частотных

характеристик излучения лазеров. Тезисы докладов Всесоюзн. Научн.-техн. конф. Харьков, 1982. С. 65.

[90] Зоркин В.С., Бодров А.И., Чуляева Е.Г., Паюров А.Я., Кюн В.В. Определение гармонических составляющих шума на фоне других видов шума лазерного излучения // Научно-технические ведомости СПбГПУ. Физико-математические науки. 2017. Т. 10. № 4. С. 82-91.

[91] Зоркин В.С., Бодров А.И., Чуляева Е.Г., Паюров А.Я., Кюн В.В. Определение гармонических составляющих шума на фоне других видов шума лазерного излучения // Лазерно-информационные технологии в медицине, биологии, геоэкологии и транспорте: труды XXV междунар. научн. конф. Новороссийск: ГМУ имени адмирала Ф.Ф. Ушакова; под ред. проф. В.Е. Привалова, 2017. С. 14-15.

[92] Котюк А.Ф. Измерение спектрально-частотных и корреляционных параметров и характеристик лазерного излучения. М.: Радио и связь, 1982. 271 с.

[93] Laferriere J., Lietaert G., Taws R., Wolszczak S. Reference Guide to Fiber Optic Testing. 2011. Second Edition. Vol.1.

[94] Rutman J. Characterization of frequency: a transfer function approach and its application to measurements via filterung of phase noise // IEEE Trans. Instrum. Meas. 1974. Vol. 23. No. 1. Pp. 40-48.

АКТ

о внедрении результатов диссертационного исследования Зоркина Владимира Сергеевича «Разработка и исследование малогабаритного стабилизированного Не - № лазера повышенной когерентности», представленной на соискание учёной степени кандидата технических наук по научной специальности 01.04.01 - Приборы и методы экспериментальной физики

Настоящим актом подтверждаем, что результаты диссертационного исследования Зоркина В. С. на тему: «Разработка и исследование малогабаритного стабилизированного Не - Ые лазера повышенной когерентности», обладают актуальностью, представляют практический интерес и были использованы при модернизации малогабаритных интерферометров ОрШТЬ - 60 и Ор1;оТЬ - 250, предназначенных для контроля точности формы оптических поверхностей, измерения их радиусов и проверки искажения волновых фронтов объективов.

Генеральный директор ООО «ОПТО - ТЛ», к. ф - м. н.

Технический директо' ООО «ОПТО - ТЛ»

О. Л. Волкова

Б. Н. Острун

Акционерное общество «Научно-исследовательский институт газоразрядных приборов «Плазма»

Ф плазма

ул. Циолковского, д. 24 г. Рязань, Россия, 390023 тел.: [phone] факс: [phone] e-mail: [e-mail] www.plasmalabs.ru

ИСХ. №

Х4.-1?

ОТ

» Л'

20 itfr

АКТ

о внедрении результатов диссертационного исследования Зоркина Владимира Сергеевича «Разработка и исследование малогабаритного стабилизированного Не-№ лазера повышенной когерентности», представленной на соискание учёной степени кандидата технических наук по научной специальности 01.04.01 - Приборы и методы экспериментальной физики

Настоящим актом подтверждаем, что результаты диссертационного исследования Зоркина В. С. на тему: «Разработка и исследование малогабаритного стабилизированного Не-Ме лазера повышенной когерентности», обладают актуальностью, представляют практический интерес и были использованы при изготовлении Не-Ие лазеров повышенной мощности типа ЛГН-220 (8Р, М); при проведении ОКР «Дар» (ЛГН-305), ОКР «Арамис» (ЛГН-302) и ОКР «Дендрарий-2» (ЛГН-220), посвященных разработке и модернизации частотно-стабилизированных Не^е лазеров.

Директор НПЦ «Гелий» к. ф-м. н.

Технический директор АО «ПЛАЗМА»

,Н°Е о.

мВ«

/ НАУЧНО

ИССЛЕДОВАТЕ

. , ИНСТИТУТ ГАЗОРАЗРЯГ" ПРИВОРОТ "ПЛАЗМА"

Х^ОГРН

В. Г. Касьян

А. И. Бодров