Šaura līnijas platuma lāzera līnijas platuma mērīšana

Līnijas platuma mērīšanašaura līnijas platuma lāzers

Šaura līnijas platuma lāzera, īpaši vienas frekvences lāzera, līnijas platums attiecas uz lāzera spektra platumu (parasti no pusplatuma līdz pilna platuma FWHM). Precīzāk, izstarotā elektriskā lauka jaudas spektrālā blīvuma platums tiek izteikts frekvences, viļņu skaitļa vai viļņa garuma izteiksmē. Lāzera līnijas platumam ir ļoti cieša korelācija ar laiku, un to raksturo koherences laiks un koherences garums. Ja fāze piedzīvo neierobežotu nobīdi, tad fāzes troksnis rada līnijas platumu, kas ir brīvā oscilatora gadījumā. Fāzes svārstības, kas ierobežotas ļoti šaurā fāzes diapazonā, rada 0 līnijas platumus un zināmu trokšņa sānu joslu. Rezonanses dobuma garuma nobīde arī veicina līnijas platumu un padara to atkarīgu no mērīšanas laika. Tas norāda, ka tikai līnijas platums vai pat spektra forma (līnijas tips) nevar sniegt visu informāciju parlāzera spektrs.

Lai izmērītu, var izmantot daudzas metodeslāzera līnijas platums:

Ja līnijas platuma attiecība ir liela (>10 GHz, ja vairāku lāzeru rezonanses rezonatoros ir vairāku režīmu svārstības), mērījumiem var izmantot tradicionālu spektrometru, kas izmanto difrakcijas režģi. Izmantojot šo metodi, ir ļoti grūti iegūt augstas frekvences izšķirtspēju.

Vēl viena pieeja ir izmantot frekvences diskriminatoru, lai pārveidotu frekvences svārstības intensitātes svārstībās. Diskriminators var būt nelīdzsvarots interferometrs vai augstas precizitātes atskaites rezonators. Arī šīs mērīšanas metodes izšķirtspēja ir ļoti ierobežota.

3. Vienfrekvences lāzeri parasti izmanto pašheterodīna metodi, kas reģistrē ritmu starp lāzera izejas signālu un pašu lāzeru pēc frekvences nobīdes un aizkaves.

Ja līnijas platums ir vairāki simti hercu, tradicionālā heterodīna tehnika nav praktiska, jo šajā laikā ir nepieciešams liels kavējuma garums. Tās pagarināšanai var izmantot ciklisku šķiedras cilpu un iekšējo šķiedras pastiprinātāju.

5. Ļoti augstu izšķirtspēju var panākt, ierakstot divu neatkarīgu lāzeru sitienus. Šajā laikā references lāzera troksnis ir daudz zemāks nekā testa lāzeram.lāzers, vai arī abu veiktspējas rādītāji ir līdzīgi. Momentāno frekvenču starpību var iegūt, izmantojot fāzes bloķētu cilpu vai veicot aprēķinus, kuru pamatā ir matemātiskie ieraksti. Šī metode ir ļoti vienkārša un stabila, taču tai nepieciešams vēl viens lāzers (kas darbojas tuvu testa lāzera frekvencei). Ja izmērītajam līnijas platumam ir nepieciešams ļoti plašs spektra diapazons, ir ļoti ērti izmantot frekvenču ķemmi.

Optiskās frekvences mērījumiem parasti ir nepieciešama noteikta frekvences (vai laika) atskaites vērtība kādā brīdī. Šaura līnijas platuma lāzeram ir nepieciešama tikai viena atskaites gaisma, lai nodrošinātu pietiekami precīzu atskaites vērtību. Heterodīna metode iegūst atskaites vērtību, piemērojot pietiekami ilgu laika aizkavi no pašas testa ierīces. Ideālā gadījumā tā novērš laika koherenci starp sākotnējo staru kūli un tā paša aizkavēto gaismu. Tāpēc parasti tiek izmantotas garas optiskās šķiedras. Tomēr stabilu svārstību un akustisko efektu dēļ garas optiskās šķiedras var radīt papildu fāzes troksni.