Linjebreddmätning avsmal linjebreddslaser
Linjebredden för smallinjebreddslasrar, särskilt den för enfrekvenslasrar, hänvisar till laserspektrumets bredd (vanligtvis halvbredds- till fullbredds-FWHM). Mer exakt uttrycks bredden på effektspektraltätheten för det utstrålade elektriska fältet i termer av frekvens, vågtal eller våglängd. Laserns linjebredden har en mycket nära korrelation med tiden och kännetecknas av koherenstid och koherenslängd. Om fasen genomgår en obegränsad förskjutning genererar fasbruset en linjebredden, vilket är fallet med en fri oscillator. Fasfluktuationer begränsade inom ett mycket litet fasområde resulterar i 0 linjebredder och en del brus i sidbandet. Förskjutningen av resonanskavitetens längd bidrar också till linjebredden och gör den beroende av mättiden. Detta indikerar att enbart linjebredden eller ens formen på spektrumet (linjetyp) inte kan ge all information om...laserspektrum.
Många tekniker kan användas för att mätalinjebredd för en laser:
När linjebreddsförhållandet är stort (>10 GHz, när det finns multipla modoscillationer i resonanskaviteterna hos flera lasrar) kan en traditionell spektrometer med diffraktionsgitter användas för mätning. Det är mycket svårt att erhålla högfrekvensupplösning med hjälp av denna metod.
Ett annat tillvägagångssätt är att använda en frekvensdiskriminator för att omvandla frekvensfluktuationer till intensitetsfluktuationer. Diskriminatorn kan vara en obalanserad interferometer eller en högprecisionsreferenskavitet. Upplösningen för denna mätmetod är också mycket begränsad.
3. Enfrekvenslasrar använder vanligtvis självheterodynmetoden, som registrerar slaget mellan laserutgången och sig själv efter frekvensförskjutning och fördröjning.
När linjebredden är flera hundra Hertz är den traditionella heterodyntekniken inte praktisk eftersom en stor fördröjningslängd krävs vid denna tidpunkt. En cyklisk fiberslinga och en intern fiberförstärkare kan användas för att förlänga den.
5. En mycket hög upplösning kan uppnås genom att registrera slag från två oberoende lasrar. Vid denna tidpunkt är bruset från referenslasern mycket lägre än testlaserns.laser, eller så är prestandaindikatorerna för de två likartade. Den momentana frekvensskillnaden kan erhållas genom att använda en faslåst slinga eller genom beräkning baserad på matematiska data. Denna metod är mycket enkel och stabil, men den kräver en annan laser (som arbetar nära testlaserns frekvens). Om den uppmätta linjebredden kräver ett mycket brett spektralområde är det mycket bekvämt att använda en frekvenskam.
Optisk frekvensmätning kräver vanligtvis en viss frekvens- (eller tids-) referens vid någon tidpunkt. För laser med smal linjebredd behövs endast ett referensljus för att ge en tillräckligt noggrann referens. Heterodyntekniken erhåller frekvensreferensen genom att applicera en tillräckligt lång tidsfördröjning från själva testanordningen. Helst undviker den tidskoherensen mellan den initiala strålen och dess eget fördröjda ljus. Därför används vanligtvis långa optiska fibrer. På grund av stabila fluktuationer och akustiska effekter kan dock långa optiska fibrer orsaka ytterligare fasbrus.
Publiceringstid: 8 december 2025