Розвиток наукових основ стабілізованих за частотою лазерів та їх метрологічного забезпечення - Автореферат

Національний науковий центр Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня доктора технічних наукОфіційні опоненти: доктор технічних наук, професор, Клейман Олександр Самуілович ННЦ "Інститут метрології", головний науковий співробітник доктор фізико-математичних наук, професор, Фекешгази Іштван Вінцеєвич Інстітут фізики напівпровідників ім. Захист дисертації відбудеться 07.07.2006 р. о 14 год. на засіданні Спеціалізованої вченої ради Д 64.827.01 Національного наукового центру "Інститут метрології" за адресою: 61002, м.Харків, вул. З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Національного наукового центру "Інститут метрології" за адресою: 61002, м.Харків, вул.Ці умови обумовили актуальність обраного напрямку досліджень у дисертації, а саме, розвиток наукових основ стабілізованих за частотою лазерів і їх метрологічного забезпечення. Створення метрологічного забезпечення лазерних джерел як засобів вимірювання довжини (частоти) фактично являло собою принципово новий напрямок розвитку у таких класичних галузях метрології як вимірювання довжини і частоти. Відповідно до Програми створення еталонної бази України у ННЦ "Інститут метрології" відповідно до рішення 17 Генеральної Конференції по Мірах і Вагам про нове визначення метра створювалися і застосовувалися в якості засобів вимірювання довжини стабілізовані за частотою лазери. Дослідження та оптимізація характеристик He-Ne лазерів і умов їх роботи як робочих і еталонних засобів вимірювання довжини, для чого необхідно було:-теоретично та експериментально дослідити форму контуру потужності випромінювання одномодового і одночастотного Не-Ne лазера для забезпечення відтворення частоти випромінювання, стабілізованої по природним оптичним реперам; Наукова новизна одержаних результатів дисертації, полягає у тому, що вперше розвинуто основи стабілізованих за частотою лазерів і їх метрологічного забезпечення для застосування у вимірювальній техніці і метрології, які полягають у тому, що: - на основі експериментальних досліджень побудовано теоретичну модель форми контуру потужності випромінювання одномодового та одночастотного Не-Ne лазера і розроблено методи розрахунку конструктивних параметрів Не-Ne лазерів;Серед усіх розроблених Не-Ne лазерів, призначених для вимірювальної інтерферометрії, самими зручними виявилися лазери зі стабілізацією частоти по провалу Лемба. У цьому звязку, розширення типів стабілізованих за частотою Не-Ne лазерів стало здійснюватися по шляху стабілізації частоти у Не-Ne лазерах із внутрішніми дзеркалами. Проведений огляд літературних джерел дозволив обгрунтувати шляхи подальшого розвитку стабілізованих за частотою лазерів, галузі застосування і їх метрологічне забезпечення, основні з яких можна сформулювати як дослідження та удосконалення одномодових і одночастотних лазерів, включаючи дослідження активних елементів; формування системи метрологічного забезпечення виробництва та експлуатації стабілізованих за частотою He-Ne лазерів; розробка наукових основ і принципів формування еталонної бази країни у галузі вимірювання довжини; розвиток робочих засобів вимірювання довжини на базі напівпровідникових лазерів для прецизійної лазерної інтерферометрії та оптичного звязку; розширення галузі застосування фемтосекундних лазерів для метрологічного забезпечення стабілізованих за частотою напівпровідникових лазерів; на основі теорії випадкових фракталів і фрактального аналізу часових рядів вимірювання; розвиток методів оцінок довгострокового поводження частоти випромінювання лазерів. У Розділ 2 подано результати досліджень He-Ne лазерів зі стабілізацією частоти випромінювання по провалу Лемба, спрямованих на розвиток і удосконалення лазерів цього типу, як робочих засобів вимірювання довжини (частоти) [1]. Проведені дослідження дозволили знайти принципові підходи для реалізації рішень практичних задач у метрології і вимірювальній техніці: розвиток джерел мір довжини для заміни He-Ne лазерів із 633 нм у складі вимірювальних лазерних інтерферометрів на основі напівпровідникових лазерів зі стабілізацією частоти; розвиток стабілізованих (по природним оптичним реперам) лазерів із будь-якими, наперед заданими довжинами хвиль випромінювання для вимірювальної лазерної інтерферометрії; створення метрологічного забезпечення повинно використовувати сучасну еталонну базу, як-от He-Ne/127I2 лазери ДПЕ одиниці довжини України, і у якості універсального оптичного компаратора фемтосекундний лазер.Спираючись на рекомендації по практичній реалізації метра, вирішено наукову проблему по розвитку стабілізованих за частотою лазерів для забезпечення класичної метрології в галузі вимірювання довжини квантовими мірами довжини, метрологічного забезпечення квантових мір довжини і засобів вимірювання довжини (частоти), утворюваних на їх основі. Вперше досліджено й оптимізовано характеристики He-Ne лазерів і умови їх роботи в якості робочих і еталонних засобів вимірювання довжини.

2. Основний зміст роботи