Pagsukat ng lapad ng linya ng laser na may makitid na lapad ng linya

Pagsukat ng lapad ng linyalaser na may makitid na lapad ng linya

Ang linewidth ng narrow-linewidth laser, lalo na ang sa mga single-frequency laser, ay tumutukoy sa lapad ng laser spectrum (karaniwan ay kalahating lapad hanggang sa full-width na FWHM). Mas tiyak, ang lapad ng power spectral density ng radiated electric field ay ipinapahayag sa mga tuntunin ng frequency, wavenumber o wavelength. Ang lapad ng linya ng laser ay may napakalapit na ugnayan sa oras at nailalarawan sa pamamagitan ng coherence time at coherence length. Kung ang phase ay sumasailalim sa isang unbounded shift, ang phase noise ay bubuo ng linewidth, na siyang kaso sa isang free oscillator. Ang mga phase fluctuation na nakakulong sa loob ng isang napakaliit na phase range ay nagreresulta sa 0 linewidths at ilang noise sideband. Ang offset ng resonant cavity length ay nakakatulong din sa lapad ng linya at ginagawa itong depende sa oras ng pagsukat. Ipinapahiwatig nito na ang lapad lamang ng linya o kahit ang hugis ng spectrum (uri ng linya) ay hindi maaaring magbigay ng lahat ng impormasyon tungkol saispektrum ng laser.

Maraming pamamaraan ang maaaring gamitin upang masukat anglapad ng linya ng isang laser:

Kapag malaki ang linewidth ratio (>10GHz, kapag mayroong maraming mode oscillations sa mga resonant cavity ng maraming laser), maaaring gamitin ang isang tradisyonal na spectrometer na gumagamit ng diffraction grating para sa pagsukat. Napakahirap makakuha ng high frequency resolution gamit ang pamamaraang ito.

Ang isa pang paraan ay ang paggamit ng frequency discriminator upang i-convert ang mga pagbabago-bago ng dalas tungo sa mga pagbabago-bago ng intensidad. Ang discriminator ay maaaring isang hindi balanseng interferometer o isang high-precision reference cavity. Ang resolusyon ng pamamaraang ito ng pagsukat ay napakaliit din.

3. Karaniwang ginagamit ng mga single-frequency laser ang self-heterodyne method, na nagtatala ng beat sa pagitan ng output ng laser at ng sarili nito pagkatapos ng frequency offset at delay.

Kapag ang lapad ng linya ay ilang daang Hertz, ang tradisyonal na pamamaraan ng heterodyne ay hindi praktikal dahil kinakailangan ang isang mahabang haba ng pagkaantala sa oras na ito. Maaaring gamitin ang isang cyclic fiber loop at isang internal fiber amplifier upang pahabain ito.

5. Makakamit ang napakataas na resolusyon sa pamamagitan ng pagre-record ng mga beats ng dalawang magkahiwalay na laser. Sa oras na ito, ang ingay ng reference laser ay mas mababa kaysa sa pagsubok.laser, o magkatulad ang mga tagapagpahiwatig ng pagganap ng dalawa. Ang agarang pagkakaiba sa dalas ay maaaring makuha gamit ang isang phase-locked loop o sa pamamagitan ng kalkulasyon batay sa mga talaang matematikal. Ang pamamaraang ito ay napakasimple at matatag, ngunit nangangailangan ito ng isa pang laser (na gumagana malapit sa dalas ng test laser). Kung ang nasukat na lapad ng linya ay nangangailangan ng napakalawak na spectral range, napakadaling gumamit ng frequency comb.

Ang pagsukat ng optical frequency ay karaniwang nangangailangan ng isang tiyak na frequency (o oras) na sanggunian sa isang punto. Para sa narrow-linewidth laser, isang reference light lamang ang kailangan upang magbigay ng sapat na tumpak na sanggunian. Nakukuha ng heterodyne technique ang frequency reference sa pamamagitan ng paglalapat ng sapat na mahabang time delay mula mismo sa test device. Sa isip, iniiwasan nito ang time coherence sa pagitan ng unang beam at ng sarili nitong delayed light. Samakatuwid, karaniwang ginagamit ang mahahabang optical fiber. Gayunpaman, dahil sa matatag na pagbabago-bago at mga acoustic effect, ang mahahabang optical fiber ay maaaring magdulot ng karagdagang phase noise.