Kapean viivanleveyden laserin viivanleveyden mittaus

Viivan leveyden mittauskapeaviivainen laser

Kapean viivanleveyden laserin, erityisesti yksitaajuisten lasereiden, viivanleveys viittaa laserspektrin leveyteen (yleensä puolileveydestä täyteen leveyteen FWHM). Tarkemmin sanottuna säteilevän sähkökentän tehospektritiheyden leveys ilmaistaan ​​taajuutena, aaltolukuna tai aallonpituutena. Laserin viivanleveydellä on hyvin läheinen korrelaatio ajan kanssa, ja sitä kuvaavat koherenssiaika ja koherenssipituus. Jos vaihe käy läpi rajattoman siirtymän, vaihekohina synnyttää viivanleveyden, kuten vapaan oskillaattorin tapauksessa. Hyvin pienelle vaihealueelle rajoittuneet vaihevaihtelut johtavat nollaan viivanleveyteen ja jonkin verran kohinaa sivukaistassa. Resonanssiontelon pituuden siirtymä vaikuttaa myös viivanleveyteen ja tekee siitä riippuvan mittausajasta. Tämä osoittaa, että pelkkä viivanleveys tai edes spektrin muoto (viivatyyppi) ei voi antaa kaikkea tietoa kohteesta.laserspektri.

Mittaukseen voidaan käyttää monia tekniikoitalaserin viivanleveys:

Kun viivanleveyssuhde on suuri (>10 GHz, kun useiden lasereiden resonanssionteloissa on useita moodivärähtelyjä), mittauksiin voidaan käyttää perinteistä diffraktiohilaa käyttävää spektrometriä. Tällä menetelmällä on erittäin vaikea saavuttaa korkeaa taajuusresoluutiota.

Toinen lähestymistapa on käyttää taajuuserottelijaa taajuusvaihteluiden muuntamiseen intensiteettivaihteluiksi. Erottelija voi olla epätasapainotettu interferometri tai erittäin tarkka referenssiontelo. Myös tämän mittausmenetelmän resoluutio on hyvin rajallinen.

3. Yksitaajuiset laserit käyttävät tyypillisesti itseheterodyne-menetelmää, joka tallentaa laserin ulostulon ja itsensä välisen tahdin taajuuspoikkeaman ja viiveen jälkeen.

Kun viivan leveys on useita satoja hertsejä, perinteinen heterodynetekniikka ei ole käytännöllinen, koska tällöin vaaditaan suuri viivepituus. Sitä voidaan pidentää syklisellä kuitusilmukalla ja sisäisellä kuituvahvistimella.

5. Erittäin korkea resoluutio voidaan saavuttaa tallentamalla kahden toisistaan ​​riippumattoman laserin lyönnit. Tällöin referenssilaserin kohina on paljon pienempi kuin testilaserin.laser, tai näiden kahden suorituskykyindikaattorit ovat samankaltaisia. Hetkellinen taajuusero voidaan saada käyttämällä vaihelukittua silmukkaa tai laskemalla matemaattisten tallenteiden perusteella. Tämä menetelmä on hyvin yksinkertainen ja vakaa, mutta se vaatii toisen laserin (joka toimii lähellä testilaserin taajuutta). Jos mitattu viivan leveys vaatii erittäin laajan spektrialueen, on erittäin kätevää käyttää taajuuskampaa.

Optinen taajuusmittaus vaatii yleensä tietyn taajuus- (tai aika-) referenssin jossain pisteessä. Kapean viivanleveyden omaavalla laserilla tarvitaan vain yksi referenssivalo riittävän tarkan referenssin aikaansaamiseksi. Heterodyynitekniikka saa taajuusreferenssin käyttämällä riittävän pitkää viiveaikaa itse testauslaitteesta. Ihannetapauksessa se välttää aikakoherenssin alkuperäisen säteen ja oman viivästetyn valonsa välillä. Siksi käytetään yleensä pitkiä optisia kuituja. Vakaiden vaihteluiden ja akustisten vaikutusten vuoksi pitkät optiset kuidut voivat kuitenkin aiheuttaa lisää vaihekohinaa.