Μέτρηση πλάτους γραμμήςλέιζερ στενού πλάτους γραμμής
Το πλάτος γραμμής ενός λέιζερ στενού πλάτους γραμμής, ειδικά των λέιζερ μονοσυχνότητας, αναφέρεται στο πλάτος του φάσματος του λέιζερ (συνήθως από μισό έως πλήρες πλάτος FWHM). Πιο συγκεκριμένα, το πλάτος της φασματικής πυκνότητας ισχύος του ακτινοβολούμενου ηλεκτρικού πεδίου εκφράζεται με όρους συχνότητας, κυματαριθμού ή μήκους κύματος. Το πλάτος γραμμής του λέιζερ έχει πολύ στενή συσχέτιση με τον χρόνο και χαρακτηρίζεται από τον χρόνο συνοχής και το μήκος συνοχής. Εάν η φάση υποστεί μια απεριόριστη μετατόπιση, τότε ο θόρυβος φάσης παράγει ένα πλάτος γραμμής, όπως συμβαίνει με έναν ελεύθερο ταλαντωτή. Οι διακυμάνσεις φάσης που περιορίζονται σε ένα πολύ μικρό εύρος φάσης έχουν ως αποτέλεσμα 0 πλάτη γραμμής και κάποιο πλευρικό θόρυβο. Η μετατόπιση του μήκους της κοιλότητας συντονισμού συμβάλλει επίσης στο πλάτος γραμμής και το καθιστά εξαρτώμενο από τον χρόνο μέτρησης. Αυτό δείχνει ότι μόνο το πλάτος γραμμής ή ακόμα και το σχήμα του φάσματος (τύπος γραμμής) δεν μπορούν να παρέχουν όλες τις πληροφορίες σχετικά με τοφάσμα λέιζερ.
Πολλές τεχνικές μπορούν να υιοθετηθούν για τη μέτρηση τουπλάτος γραμμής ενός λέιζερ:
Όταν ο λόγος πλάτους γραμμής είναι μεγάλος (>10GHz, όταν υπάρχουν πολλαπλές ταλαντώσεις τρόπου λειτουργίας στις συντονισμένες κοιλότητες πολλαπλών λέιζερ), μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη μέτρηση ένα παραδοσιακό φασματόμετρο που χρησιμοποιεί φράγμα περίθλασης. Είναι πολύ δύσκολο να επιτευχθεί ανάλυση υψηλής συχνότητας με τη χρήση αυτής της μεθόδου.
Μια άλλη προσέγγιση είναι η χρήση ενός διαχωριστή συχνότητας για τη μετατροπή των διακυμάνσεων συχνότητας σε διακυμάνσεις έντασης. Ο διαχωριστής μπορεί να είναι ένα μη ισορροπημένο συμβολόμετρο ή μια κοιλότητα αναφοράς υψηλής ακρίβειας. Η ανάλυση αυτής της μεθόδου μέτρησης είναι επίσης πολύ περιορισμένη.
3. Τα λέιζερ μίας συχνότητας συνήθως χρησιμοποιούν την αυτοετερόδυνη μέθοδο, η οποία καταγράφει τον παλμό μεταξύ της εξόδου του λέιζερ και του εαυτού του μετά από μετατόπιση συχνότητας και καθυστέρηση.
Όταν το πλάτος της γραμμής είναι αρκετές εκατοντάδες Hertz, η παραδοσιακή τεχνική ετερόδυνης δεν είναι πρακτική επειδή απαιτείται μεγάλο μήκος καθυστέρησης σε αυτή τη φάση. Ένας κυκλικός βρόχος οπτικής ίνας και ένας εσωτερικός ενισχυτής οπτικής ίνας μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την επέκτασή του.
5. Πολύ υψηλή ανάλυση μπορεί να επιτευχθεί καταγράφοντας τους παλμούς δύο ανεξάρτητων λέιζερ. Αυτή τη στιγμή, ο θόρυβος του λέιζερ αναφοράς είναι πολύ χαμηλότερος από αυτόν του δοκιμαστικού λέιζερ.λέιζερ, ή οι δείκτες απόδοσης των δύο είναι παρόμοιοι. Η στιγμιαία διαφορά συχνότητας μπορεί να ληφθεί χρησιμοποιώντας έναν βρόχο κλειδωμένης φάσης ή μέσω υπολογισμού που βασίζεται σε μαθηματικά αρχεία. Αυτή η μέθοδος είναι πολύ απλή και σταθερή, αλλά απαιτεί ένα άλλο λέιζερ (που λειτουργεί κοντά στη συχνότητα του λέιζερ δοκιμής). Εάν το μετρούμενο πλάτος γραμμής απαιτεί πολύ ευρύ φασματικό εύρος, είναι πολύ βολικό να χρησιμοποιήσετε μια χτένα συχνότητας.
Η μέτρηση της οπτικής συχνότητας συνήθως απαιτεί μια συγκεκριμένη αναφορά συχνότητας (ή χρόνου) σε κάποιο σημείο. Για λέιζερ στενού πλάτους γραμμής, χρειάζεται μόνο ένα φως αναφοράς για να παρέχει μια επαρκώς ακριβή αναφορά. Η τεχνική ετερόδυνης λαμβάνει την αναφορά συχνότητας εφαρμόζοντας μια επαρκώς μεγάλη χρονική καθυστέρηση από την ίδια τη συσκευή δοκιμής. Ιδανικά, αποφεύγει τη χρονική συνοχή μεταξύ της αρχικής δέσμης και του δικού της καθυστερημένου φωτός. Επομένως, συνήθως χρησιμοποιούνται μακριές οπτικές ίνες. Ωστόσο, λόγω σταθερών διακυμάνσεων και ακουστικών εφέ, οι μακριές οπτικές ίνες μπορούν να προκαλέσουν πρόσθετο θόρυβο φάσης.
Ώρα δημοσίευσης: 08-12-2025