Вымярэнне шырыні лініілазер з вузкай шырынёй лініі
Шырыня лініі вузкашырыннага лазера, асабліва аднакаштастных лазераў, адносіцца да шырыні лазернага спектру (звычайна ад паловы да поўнай шырыні на паўшырыні). Дакладней, шырыня спектральнай шчыльнасці магутнасці выпраменьванага электрычнага поля выражаецца праз частату, хвалевы лік або даўжыню хвалі. Шырыня лініі лазера мае вельмі цесную карэляцыю з часам і характарызуецца часам кагерэнтнасці і даўжынёй кагерэнтнасці. Калі фаза зрушваецца неабмежавана, то фазавы шум генеруе шырыню лініі, што мае месца ў выпадку свабоднага асцылятара. Фазавыя ваганні, абмежаваныя вельмі малым фазавым дыяпазонам, прыводзяць да 0 шырыні лініі і некаторай бакавой паласы шуму. Зрушэнне даўжыні рэзананснага рэзанатара таксама ўносіць свой уклад у шырыню лініі і робіць яе залежнай ад часу вымярэння. Гэта паказвае, што проста шырыня лініі або нават форма спектру (тып лініі) не могуць даць усю інфармацыю пралазерны спектр.
Для вымярэння можна выкарыстоўваць шмат метадаўшырыня лініі лазера:
Калі каэфіцыент шырыні ліній вялікі (>10 ГГц, калі ў рэзанансных рэзанатарах некалькіх лазераў прысутнічаюць шматмодавыя ваганні), для вымярэнняў можна выкарыстоўваць традыцыйны спектрометр з дыфракцыйнай рашоткай. З дапамогай гэтага метаду вельмі цяжка атрымаць высокачастотнае разрозненне.
Іншы падыход заключаецца ў выкарыстанні дыскрымінатара частаты для пераўтварэння ваганняў частаты ў ваганні інтэнсіўнасці. Дыскрымінатарам можа быць незбалансаваны інтэрферометр або высокадакладны эталонны рэзанатар. Раздзяляльная здольнасць гэтага метаду вымярэння таксама вельмі абмежаваная.
3. Адначашчынныя лазеры звычайна выкарыстоўваюць метад самагетэрадына, які запісвае біцце паміж выхадным лазерам і самім сабой пасля зрушэння частаты і затрымкі.
Калі шырыня лініі складае некалькі сотняў герц, традыцыйны гетэрадынны метад непрактычны, бо ў гэты час патрабуецца вялікая даўжыня затрымкі. Для яе падаўжэння можна выкарыстоўваць цыклічную валаконную пятлю і ўнутраны валаконны ўзмацняльнік.
5. Вельмі высокага разрознення можна дасягнуць, запісваючы імпульсы двух незалежных лазераў. У гэты час шум эталоннага лазера значна ніжэйшы за шум тэставага.лазер, або паказчыкі прадукцыйнасці абодвух падобныя. Імгненную розніцу частот можна атрымаць з дапамогай цыкла фазавай аўтападстройкі частоты або з дапамогай разліку на аснове матэматычных запісаў. Гэты метад вельмі просты і стабільны, але для яго патрабуецца іншы лазер (які працуе паблізу частаты тэставага лазера). Калі вымераная шырыня лініі патрабуе вельмі шырокага спектральнага дыяпазону, вельмі зручна выкарыстоўваць частотны грэбень.
Вымярэнне аптычнай частаты звычайна патрабуе пэўнай частаты (або часу) у нейкі момант. Для лазера з вузкай шырынёй лініі для забеспячэння дастаткова дакладнай апорнай частаты патрэбны толькі адзін эталонны выпраменьвальнік. Гетэрадынны метад атрымлівае апорную частату, ужываючы дастаткова вялікую часовую затрымку ад самой выпраменьвальнай прылады. У ідэале, ён дазваляе пазбегнуць часовай кагерэнтнасці паміж пачатковым прамянём і яго ўласным затрыманым святлом. Таму звычайна выкарыстоўваюцца доўгія аптычныя валокны. Аднак з-за стабільных флуктуацый і акустычных эфектаў доўгія аптычныя валокны могуць выклікаць дадатковы фазавы шум.
Час публікацыі: 08 снежня 2025 г.