Frequency and power stabilization of radio frequency excited CO2 laser using photoacoustic effect

We stabilized the frequency and power of a CW radio-frequency-excited $CO_2$ laser on the peak of the Doppler broadened gain curve using the photoacoustic effect generated from the laser itself. The condenser microphone is installed in the radio frequency discharge chamber to detect a photoacoustic signal. The photoacoustic signal is fed to a lock-in stabilizer as a reference signal for stabilization. The frequency stability is estimated to be better then 5.4${\times}$10$^{-8}$ at the P(20) line. The stabilized output variation was reduced 9.3%, compared to 100% for a free running laser.

광음향 효과에 의한 고주파 여기식 CO2 레이저의 주파수 및 출력 안정화

고주파 여기식 $CO_2$ 레이저의 주파수와 출력을 레이저 공진기 자체에서 발생하는 광음향효과를 이용하여 안정화하였다. 레이저 공진기 속의 복사선 세기를 임의로 변화시킬 때 광음향효과에 의해서 레이저 매질가스의 압력이 변화하였다. 공진기 속에 설치한 컨덴서마이크를 사용하여 미세한 압력변화를 전압신호로 변환시켜 록인안정기의 입력신호로 사용하였다. P(20)선에서 발진하는 레이저를 이득곡선의 꼭지점에 레이저의 주파수와 출력을 안정화 시켰을 때, 광주파수 상대 안정도는 5.4${\times}$$10^{-8}$ 이었고, 레이저 출력 변화율은 9.3%로 안정화되었다.