Măsurarea lățimii liniei pentrulaser cu lățime de linie îngustă
Lățimea de linie a laserelor cu lățime de linie îngustă, în special cea a laserelor cu o singură frecvență, se referă la lățimea spectrului laserului (de obicei, de la jumătate din lățime până la lățime completă FWHM). Mai precis, lățimea densității spectrale de putere a câmpului electric radiat este exprimată în termeni de frecvență, număr de undă sau lungime de undă. Lățimea de linie a laserului are o corelație foarte strânsă cu timpul și este caracterizată de timpul de coerență și lungimea de coerență. Dacă faza suferă o deplasare nelimitată, atunci zgomotul de fază generează o lățime de linie, ceea ce este cazul unui oscilator liber. Fluctuațiile de fază limitate într-un interval de fază foarte mic au ca rezultat 0 lățimi de linie și o anumită bandă laterală de zgomot. Decalajul lungimii cavității rezonante contribuie, de asemenea, la lățimea de linie și o face dependentă de timpul de măsurare. Acest lucru indică faptul că doar lățimea de linie sau chiar forma spectrului (tipul de linie) nu pot furniza toate informațiile despre...spectrul laserului.
Numeroase tehnici pot fi adoptate pentru a măsuralățimea liniei unui laser:
Când raportul lățimii de linie este mare (>10 GHz, când există oscilații de mod multiplu în cavitățile rezonante ale mai multor lasere), se poate utiliza pentru măsurare un spectrometru tradițional care utilizează o rețea de difracție. Este foarte dificil să se obțină o rezoluție de înaltă frecvență utilizând această metodă.
O altă abordare este utilizarea unui discriminator de frecvență pentru a converti fluctuațiile de frecvență în fluctuații de intensitate. Discriminatorul poate fi un interferometru dezechilibrat sau o cavitate de referință de înaltă precizie. Rezoluția acestei metode de măsurare este, de asemenea, foarte limitată.
3. Laserele cu o singură frecvență utilizează de obicei metoda auto-heterodină, care înregistrează ritmul dintre ieșirea laserului și ea însăși după decalajul de frecvență și întârziere.
Când lățimea liniei este de câteva sute de hertzi, tehnica heterodină tradițională nu este practică deoarece este necesară o lungime mare de întârziere în acest moment. O buclă ciclică de fibră și un amplificator intern de fibră pot fi utilizate pentru a o extinde.
5. O rezoluție foarte mare poate fi obținută prin înregistrarea bătăilor a două lasere independente. În acest moment, zgomotul laserului de referință este mult mai mic decât cel al laserului de test.laser, sau indicatorii de performanță ai celor două sunt similari. Diferența instantanee de frecvență poate fi obținută utilizând o buclă de fază blocată sau prin calcul bazat pe înregistrări matematice. Această metodă este foarte simplă și stabilă, dar necesită un alt laser (care funcționează în apropierea frecvenței laserului de testare). Dacă lățimea liniei măsurate necesită un interval spectral foarte larg, este foarte convenabil să se utilizeze un pieptene de frecvență.
Măsurarea frecvenței optice necesită de obicei o anumită referință de frecvență (sau timp) la un moment dat. Pentru laserele cu lățime de linie îngustă, este necesară o singură lumină de referință pentru a oferi o referință suficient de precisă. Tehnica heterodină obține referința de frecvență prin aplicarea unei întârzieri de timp suficient de lungi de la dispozitivul de testare însuși. În mod ideal, se evită coerența temporală dintre fasciculul inițial și propria lumină întârziată. Prin urmare, se adoptă de obicei fibre optice lungi. Cu toate acestea, din cauza fluctuațiilor stabile și a efectelor acustice, fibrele optice lungi pot provoca zgomot de fază suplimentar.
Data publicării: 08 dec. 2025