Мерење на ширината на линијата на ласер со тесна ширина на линијата

Мерење на ширината на линијаталасер со тесна ширина на линијата

Ширината на линијата кај ласери со тесна ширина на линијата, особено кај ласери со една фреквенција, се однесува на ширината на ласерскиот спектар (обично од половина ширина до целосна ширина FWHM). Поточно, ширината на спектралната густина на моќноста на зраченото електрично поле се изразува во однос на фреквенција, бранов број или бранова должина. Ширината на линијата на ласерот има многу блиска корелација со времето и се карактеризира со време на кохерентност и должина на кохерентност. Ако фазата претрпи неограничено поместување, тогаш фазниот шум генерира ширина на линијата, што е случај со слободен осцилатор. Фазните флуктуации ограничени во многу мал фазен опсег резултираат со 0 ширини на линијата и одреден страничен опсег на шум. Поместувањето на должината на резонантната празнина, исто така, придонесува за ширината на линијата и ја прави зависна од времето на мерење. Ова укажува дека само ширината на линијата или дури и обликот на спектарот (тип на линија) не можат да ги обезбедат сите информации заласерски спектар.

Можат да се применат многу техники за мерење наширина на линијата на ласерот:

Кога односот на ширината на линијата е голем (>10 GHz, кога има повеќекратни модални осцилации во резонантните шуплини на повеќекратните ласери), за мерење може да се користи традиционален спектрометр кој користи дифракциска решетка. Многу е тешко да се добие високофреквентна резолуција со користење на овој метод.

Друг пристап е да се користи фреквентен дискриминатор за претворање на фреквентните флуктуации во флуктуации на интензитет. Дискриминаторот може да биде неурамнотежен интерферометр или високопрецизна референтна празнина. Резолуцијата на овој метод на мерење е исто така многу ограничена.

3. Еднофреквентните ласери обично го користат методот на самохетеродин, кој го снима отчукувањето помеѓу излезот на ласерот и самиот себе по фреквентното поместување и доцнењето.

Кога ширината на линијата е неколку стотици херци, традиционалната хетеродинска техника не е практична бидејќи во овој момент е потребна голема должина на доцнење. За нејзино продолжување може да се користи циклична оптичка јамка и внатрешен оптички засилувач.

5. Многу висока резолуција може да се постигне со снимање на отчукувањата на два независни ласери. Во овој момент, шумот на референтниот ласер е многу помал од оној на тестот.ласер, или индикаторите за перформанси на двата се слични. Моменталната разлика во фреквенцијата може да се добие со користење на фазно-заклучена јамка или преку пресметка базирана на математички записи. Овој метод е многу едноставен и стабилен, но бара друг ласер (кој работи близу до фреквенцијата на тест ласерот). Ако измерената ширина на линијата бара многу широк спектрален опсег, многу е погодно да се користи чешел за фреквенција.

Мерењето на оптичката фреквенција обично бара одредена референтна фреквенција (или време) во одреден момент. За ласер со тесна ширина на линијата, потребна е само една референтна светлина за да се обезбеди доволно точна референтна вредност. Хетеродинската техника ја добива референтната фреквенција со примена на доволно долго временско задоцнување од самиот тест уред. Идеално, се избегнува временската кохерентност помеѓу почетниот зрак и сопствената одложена светлина. Затоа, обично се користат долги оптички влакна. Сепак, поради стабилни флуктуации и акустични ефекти, долгите оптички влакна можат да предизвикаат дополнителен фазен шум.