Мерење ширине линије ласера ​​уске ширине линије

Мерење ширине линијеласер са уском ширином линије

Ширина линије ласера ​​са уском ширином линије, посебно једнофреквентних ласера, односи се на ширину ласерског спектра (обично од половине до пуне ширине FWHM). Прецизније, ширина спектралне густине снаге зраченог електричног поља изражава се у смислу фреквенције, таласног броја или таласне дужине. Ширина линије ласера ​​има веома блиску корелацију са временом и карактерише је време кохеренције и дужина кохеренције. Ако фаза прође кроз неограничено померање, тада фазни шум генерише ширину линије, што је случај код слободног осцилатора. Фазне флуктуације ограничене унутар веома малог фазног опсега резултирају 0 ширинама линија и извесним бочним опсегом шума. Померање дужине резонантне шупљине такође доприноси ширини линије и чини је зависном од времена мерења. Ово указује да сама ширина линије или чак облик спектра (тип линије) не могу пружити све информације о...ласерски спектар.

Много техника се може усвојити за мерењеширина линије ласера:

Када је однос ширине линије велики (>10 GHz, када постоје вишемодне осцилације у резонантним шупљинама више ласера), за мерење се може користити традиционални спектрометар који користи дифракциону решетку. Веома је тешко постићи високу фреквентну резолуцију коришћењем ове методе.

Други приступ је коришћење фреквентног дискриминатора за претварање фреквентних флуктуација у флуктуације интензитета. Дискриминатор може бити неуравнотежени интерферометар или високопрецизна референтна шупљина. Резолуција ове методе мерења је такође веома ограничена.

3. Једнофреквентни ласери обично користе самохетеродинску методу, која снима откуцаје између ласерског излаза и самог себе након фреквентног помака и кашњења.

Када је ширина линије неколико стотина херца, традиционална хетеродинска техника није практична јер је у овом тренутку потребна велика дужина кашњења. За њено продужење могу се користити циклична оптичка петља и интерни оптички појачавач.

5. Веома висока резолуција се може постићи снимањем откуцаја два независна ласера. У овом тренутку, шум референтног ласера ​​је много нижи од шума тестног ласера.ласер, или су индикатори перформанси ова два слични. Тренутна разлика у фреквенцији може се добити коришћењем фазно закључане петље или прорачуном заснованим на математичким записима. Ова метода је веома једноставна и стабилна, али захтева још један ласер (који ради близу фреквенције тест ласера). Ако измерена ширина линије захтева веома широк спектрални опсег, веома је погодно користити фреквентни чешаљ.

Мерење оптичке фреквенције обично захтева одређену фреквентну (или временску) референцу у неком тренутку. За ласер уске ширине линије, потребна је само једна референтна светлост да би се обезбедила довољно тачна референца. Хетеродинска техника добија фреквентну референцу применом довољно дугог временског кашњења са самог уређаја за тестирање. Идеално, избегава временску кохерентност између почетног снопа и сопствене закаснеле светлости. Стога се обично користе дуга оптичка влакна. Међутим, због стабилних флуктуација и акустичних ефеката, дуга оптичка влакна могу изазвати додатни фазни шум.