Merjenje širine črte laserja z ozko širino črte

Merjenje širine črtelaser z ozko širino črte

Širina črte pri laserjih z ozko širino črte, zlasti pri enofrekvenčnih laserjih, se nanaša na širino laserskega spektra (običajno od polovične do polne širine FWHM). Natančneje, širina gostote močnostnega spektra sevanega električnega polja je izražena s frekvenco, valovnim številom ali valovno dolžino. Širina črte laserja je zelo tesno povezana s časom in jo zaznamujejo koherenčni čas in koherenčna dolžina. Če se faza neomejeno premakne, fazni šum ustvari širino črte, kar velja za prosti oscilator. Fazna nihanja, omejena v zelo majhnem faznem območju, povzročijo 0 širin črt in nekaj stranskega pasu šuma. Odmik dolžine resonančne votline prav tako prispeva k širini črte in jo naredi odvisno od časa merjenja. To kaže, da zgolj širina črte ali celo oblika spektra (vrsta črte) ne more zagotoviti vseh informacij olaserski spekter.

Za merjenje je mogoče uporabiti številne tehnikeširina laserske črte:

Kadar je razmerje širine črt veliko (> 10 GHz, ko so v resonančnih votlinah več laserjev prisotna večmodna nihanja), se za meritve lahko uporabi tradicionalni spektrometer z difrakcijsko rešetko. S to metodo je zelo težko doseči visokofrekvenčno ločljivost.

Drug pristop je uporaba frekvenčnega diskriminatorja za pretvorbo frekvenčnih nihanj v nihanja intenzivnosti. Diskriminator je lahko neuravnotežen interferometer ali visoko natančna referenčna votlina. Ločljivost te merilne metode je prav tako zelo omejena.

3. Enofrekvenčni laserji običajno uporabljajo samoheterodinsko metodo, ki beleži utrip med laserskim izhodom in samim seboj po frekvenčnem odmiku in zakasnitvi.

Ko je širina linije nekaj sto hercev, tradicionalna heterodinska tehnika ni praktična, ker je v tem primeru potrebna velika dolžina zakasnitve. Za njeno podaljšanje se lahko uporabi ciklična optična zanka in notranji optični ojačevalnik.

5. Zelo visoko ločljivost je mogoče doseči s snemanjem utripov dveh neodvisnih laserjev. V tem primeru je šum referenčnega laserja veliko nižji od šuma testnega laserja.laser, ali pa so kazalniki delovanja obeh podobni. Trenutna frekvenčna razlika se lahko dobi z uporabo fazno zaklenjene zanke ali z izračunom na podlagi matematičnih zapisov. Ta metoda je zelo preprosta in stabilna, vendar zahteva drug laser (ki deluje blizu frekvence testnega laserja). Če izmerjena širina črte zahteva zelo široko spektralno območje, je zelo priročno uporabiti frekvenčni glavnik.

Merjenje optične frekvence običajno zahteva določeno frekvenčno (ali časovno) referenco na neki točki. Pri laserju z ozko širino črte je za zagotovitev dovolj natančne reference potrebna le ena referenčna svetloba. Heterodinska tehnika pridobi frekvenčno referenco z uporabo dovolj dolgega časovnega zamika iz same preskusne naprave. V idealnem primeru se izogne ​​časovni koherenci med začetnim žarkom in njegovo lastno zakasnjeno svetlobo. Zato se običajno uporabljajo dolga optična vlakna. Vendar pa lahko zaradi stabilnih nihanj in akustičnih učinkov dolga optična vlakna povzročijo dodaten fazni šum.