Brevet FR2623947A1 — publié le 19890602

Procédé et dispositif pour déterminer le moment d'actionnement du système de thermostabilisation active de la longueur du résonateur de lasers à fréquence stabilisée L'invention concerne un procédé et un dispositif pour déterminer le moment d'actionnement du système de thermostabilisation active de la longueur du résonateur de lasers à fréquence stabilisée qui seront uti- lisés dans la production d'appareils laser pour la mesure. On connait un procédé pour déterminer le moment d'actionnement du système de thermostabilisation active de la longueur du résonateur de lasers à fréquence stabilisée dans lequel le moment d'actionnement du système de thermostabilisation active de la longueur du résonateur de lasers à fréquence stabilisée est déterminé selon le temps optimisé expérimentalement qui s'écoule à partir du moment d'actionnement initial. L'inconvénient de ce procédé connu pour déterminer le moment d'actionnement du système de thermostabilisation active de la longueur du résonateur de lasers à fréquence stabilisée est qu'il diminue la re- productibilité de la fréquence du rayonnement laser et il réduit le changement admissible de la température ambiante après qu'on entre en régime de stabilisation, car on ne tient pas compte du changement de température et des convections de l'air dans les locaux de travail au- cours de l'entrée du laser en régime. On connaît aussi un procédé pour déterminer le moment d'actionne- ment du système de thermostabilisation active de la longueur du résona- teur de lasers à fréquence stabilisée dans lequel après l'actionnement de l'alimentation du tube laser, on mesure continuellement le signal électrique qui dépend de la température du résonateur laser, lequel est comparé à un signal électrique de référence, et lors de l'égalisation des deux signaux est actionné le système de thermostabilisation active de la longueur du résonateur de lasers à fréquence stabilisée. Le signal électrique qui dépend de la température du résonateur laser est généré par un élément thermosensible, monté sur le résonateur. L'inconvénient de ce procédé connu pour déterminer le moment d'actionnement du système de thermostabilisation active de la longueur du résonateur de lasers à fréquence stabilisée est qu'il diminue la reproductibilité et augmente le temps pour entrer en régime car il ne tient pas compte de l'influence de la température ambiante au moment de l'actionnement du laser. On connaît un dispositif pour déterminer le moment d'actionne- ment du système de thermostabilisation active de la longueur du résona- teur de lasers à fréquence stabilisée comprenant un comparateur dont la sortie est reliée à l'entrée de commande du système de thermostabilisa- tion active de la longueur du résonateur de lasers à fréquence stabili- sée. Sa première entrée est reliée au bloc générant un signal électrique qui dépend de la température du résonateur laser. Sa deuxième entrée est reliée à une source de signal de référence. Le bloc générant le signal électrique dépendant de la température du résonateur laser est constitué d'une résistance thermique incorporée dans un diviseur de tension. La thermorésistance est montée sur le tube laser. L'inconvénient du dispositif connu pour déterminer le moment d'actionnement du système de thermostabilisation active de la longueur du résonateur de lasers à fréquence stabilisée est que le temps pour entrer en régime et la fréquence de rayonnement laser établie dépen- dent de la valeur de la température ambiante dans les locaux de travail au moment de l'actionnement du laser, car le dispositif actionne le système de thermostabilisation active de la longueur du résonateur des lasers à fréquence stabilisée toujours à la même température du résona- teur du laser. L'objet de l'invention est de développer un procédé et un dis- positif pour déterminer le moment d'actionnement du système de thermo- tabilisation active de la longueur du résonateur des lasers à fréquence stabilisée, qui assurent une augmentation de la reproductibilité de la fréquence du rayonnement laser et du changement admissible de la tempé- rature ambiante après l'entrée en régime de stabilisation, indépendem- ment du changement de la température et des convections de l'air lors de l'entrée en régime et de la valeur de la température ambiante au moment de l'actionnement du laser, ainsi qu'une réduction du temps pour entrer en régime de stabilisation du laser. Cet objet est atteint par un procédé pour déterminer le moment d'actionnement du système de thermostabilisation active de la longueur du résonateur de lasers à fréquence stabilisée avec lequel après le branchement de l'alimentation du tube laser est continuellement mesuré le signal électrique dépendant de la température du résonateur laser, lequel est comparé à un signal électrique de référence et lors de l'éga- lisation des deux signaux est actionné le système de-thermostabilisation active de la longueur du résonateur de lasers à fréquence stabilisée. Le signal électrique qui dépend de la température du résonateur du laser est proportionnel à la vitesse de son expansion thermique. L'objet de l'invention est atteint aussi par le dispositif pour déterminer le moment d'actionnement du système de thermostabilisation active de la longueur du résonateur de laser à fréquence stabilisée utilisé pour la mise en oeuvre du procédé, lequel comprend un compara- teur dont la sortie est reliée à l'entrée de commande du système de thermostabilisation active de la longueur du résonateur de lasers à fréquence stabilisée. Sa première entrée est reliée au bloc générant un signal électrique dépendant de la température du résonateur du laser. Sa deuxième entrée est reliée à la source d'un signal électrique de référence. Le bloc générant le signal électrique qui dépend de la tem- pérature du résonateur du laser est constitué par les deux photorécepteurs du système de thermostabilisation active de la longueur du résonateur de lasers à fréquence stabilisée tandis que sa connexion avec la première entrée du comparateur est effectuée par un amplificateur différentiel, un formeur et un intégrateur reliés en série. Les avantages du procédé et du dispositif pour déterminer le moment d'actionnement du système de thermostabilisation active de la longueur du résonateur des lasers à fréquence stabilisée selon l'inven- tion sont les suivants: plus grande reproductibilité de la fréquence du rayonnement laser et augmentation du changement de la température ambian- te des locaux de travail admissible après l'entrée en régime dA stabilisa- tion, indépendamment du changement de la température et des convections de l'air au cours de l'entrée en régime et raccourcissement du temps pour entrer en régime. L'invention est illustrée plus en détail à l'aide d'une réalisa- tion à titre d'exemple faite en référence aux dessins annexés dans les- quels: - la figure 1 représente un schéma synoptique du dispositif pour déterminer le moment d'actionnement du système de thermostabilisation active de la longueur du résonateur des lasers à fréquence stabilisée; et - la figure 2 représente le diagramme-temps des signaux en des points caractéristiques du dispositif. Le dispositif pour déterminer le moment d'actionnement du système de thermostabilisation de la longueur du résonateur des lasers à fré- quence stabilisée est constitué d'un comparateur 1 dont la sortie est reliée à l'entrée de commande du bloc pour thermostabilisation active du résonateur 2 des lasers à fréquence stabilisée 12 dont la sortie est reliée à l'élément thermique du tube laser 3 qui est relié optique- ment par un diviseur de lumière à polarisation 4 aux photorécepteurs 5 et 6 qui sont disposés après lui. Les photorécepteurs 5 et 6 sont reliés électriquement par lesamplificateurs7et 8 au bloc de thermostabilisa- tion active du résonateur 2 des lasers à fréquence stabilisée. La pre- mière entrée du comparateur 1 est reliée aux sorties des photorécepteurs 5 et 6 par un amplificateur différentiel 9, un formeur 10 et un inté- grateur 11 reliés en série. La deuxième entrée du comparateur 1 est reliée à la source de tension de référence G. Le tube laser 3, le bloc de thermostabilisation active du résonateur 2, le diviseur de lumière à polarisation 4, les photorécepteurs 5, 6 et les amplificateurs 7, 8 forment ensemble un système laser de thermostabilisation active de la longueur du résonateur des lasers à fréquence stabilisée 12. Le fonctionnement du dispositif pour déterminer le moment d'actionnement du système de thermostabilisation active de la longueur du résonateur de lasers à fréquence stabilisée est le suivant: On bran- che l'alimentation du tube laser 3. Le rayonnement laser par l'intermé- diaire du miroir arrière du résonateur du laser, est divisé par le diviseur de lumière à polarisation 4 et tombe sur les photorécepteurs 5 et 6. Le tube laser 3 est pourvu demiroirs internes et sa polarisation 4 est ajusté par rapport au tube laser 3 de manière que les signaux des photorécepteurs 5 et 6 correspondent au changement de l'intensité des deux polarisations du rayonnement laser lors du changement de la longueur du résonateur du tube laser 3 dû aux déformations thermiques. Après l'al- lumage de la décharge du tube laser 3 et du branchement de son élément de chauffage à la puissance maximale, la longueur du résonateur du laser commence à augmenter avec une vitesse qui décroÂt graduellement. Les signaux électriques des photorécepteurs 5 et 6 sont périodiques. Leur période augmente proportionnellement à la diminution de la vitesse dtex- pansion thermique du résonateur du laser (tube laser) 3. Les signaux après les photorécepteurs 5 et 6 sont amplifiés par les amplificateurs opérationnels 7 et 8 et ils sont transmis aux deux entrées de l'ampli- ficateur différentiel 9. Aux entrées de l'amplificateur différentiel 9 arrivent les signaux A et B qui correspondent aux intensités des deux polarisations du rayonnement laser. La différence des deux signaux A et B arrive au formeur 10 tandis que le signal bipolaire E formé par lui est intégré par l'intégrateur 11. Le dernier a une très petite constante de temps pour les signaux positifs tandis que sa constante de temps pour les signaux négatifs est t=(15-30) sec. Le comparateur 1 observe le ni- veau du signal de sortie F de l'intégrateur 11 et quand il atteint un niveau prédéfini G par la source de tension de référence, il génère le signal H pour l'actionnement du bloc de thermostabilisation active du résonateur du laser à fréquence stabilisée avec le système de thermo- stabilisation active 12. De cette façon, le laser 12 entre en régime de stabilisation toujours à une vitesse égale., indépendamment de la température ambiante,.des convections de l'air et de leurs changements lors de l'entrée en régime. Cette vitesse est ordinairement de 6 à 8 j/2 o À est la longueur de l'onde du tube laser 3 utilisé. REVENDICATIONS 1. Procédé pour déterminer le moment d'actionnement du système de thermostabilisation active de la longueur du résonateur de lasers à fréquence stabilisée selon lequel, après le branchement de l'alimentation du tube laser, on mesure continuellement le signal électrique qui dépend de la température du résonateur du laser, lequel est comparé à un signal électrique de référence, et lors de l'égalisation des deux signaux le bloc de thermostabilisation active de la longueur du résonateur du laser à fréquence stabilisée est actionné, caractérisé en ce que le signal électrique qui dépend de la température du résonateur du laser est pro- portionnel à la vitesse de son expansion thermique. 2. Dispositif pour déterminer le moment d'actionnement du système de thermostabilisation active de la longueur du résonateur des lasers à fréquence stabilisée, utilisé pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, comprenant un comparateur dont la sortie est reliée à l'entrée de commande du bloc de thermostabilisation active de la longueur du résonateur de lasers à fréquence stabilisée, dont la première entrée est reliée au bloc générant un signal électrique qui dépend de la température du résonateur du laser et dont la deuxième entrée est reliée à la source du signal de retenue, caractérisé en ce que le bloc qui gé- nère le signal électrique dépendant de la température du résonateur du laser est constitué par deux photorécepteurs(5) et (6) du bloc de thermo- stabilisation active de la longueur du résonateur 2 du laser à fréquence stabilisée (12), tandis que sa connexion à la première entrée du compara- teur (1) est effectuée par un amplificateur différentiel (9), un formeur (10) et un intégrateur (11) qui sont reliés en série.