اندازهگیری پهنای خطلیزر با پهنای خط باریک
پهنای خط لیزر با پهنای خط باریک، به ویژه لیزرهای تک فرکانس، به پهنای طیف لیزر (معمولاً از نیم پهنای تا تمام پهنای FWHM) اشاره دارد. به طور دقیقتر، پهنای چگالی طیفی توان میدان الکتریکی تابشی بر حسب فرکانس، عدد موج یا طول موج بیان میشود. پهنای خط لیزر همبستگی بسیار نزدیکی با زمان دارد و با زمان همدوسی و طول همدوسی مشخص میشود. اگر فاز دچار تغییر نامحدود شود، نویز فاز یک پهنای خط ایجاد میکند، که در مورد یک نوسانگر آزاد صادق است. نوسانات فاز که در یک محدوده فاز بسیار کوچک محدود شدهاند، منجر به پهنای خط 0 و مقداری نویز کناری میشوند. جابجایی طول حفره رزونانس نیز در پهنای خط نقش دارد و آن را به زمان اندازهگیری وابسته میکند. این نشان میدهد که صرفاً پهنای خط یا حتی شکل طیف (نوع خط) نمیتواند تمام اطلاعات مربوط بهطیف لیزر.
برای اندازهگیری میتوان از تکنیکهای زیادی استفاده کردپهنای خط لیزر:
وقتی نسبت پهنای خط بزرگ باشد (>10 گیگاهرتز، وقتی نوسانات مد چندگانه در حفرههای رزونانس چندین لیزر وجود دارد)، میتوان از یک طیفسنج سنتی با استفاده از توری پراش برای اندازهگیری استفاده کرد. دستیابی به وضوح فرکانس بالا با استفاده از این روش بسیار دشوار است.
رویکرد دیگر، استفاده از یک تفکیککننده فرکانس برای تبدیل نوسانات فرکانس به نوسانات شدت است. تفکیککننده میتواند یک تداخلسنج نامتعادل یا یک حفره مرجع با دقت بالا باشد. وضوح این روش اندازهگیری نیز بسیار محدود است.
۳. لیزرهای تک فرکانس معمولاً از روش خود-هترودین استفاده میکنند که پس از جبران فرکانس و تأخیر، ضربان بین خروجی لیزر و خود را ثبت میکند.
وقتی پهنای خط چند صد هرتز باشد، تکنیک سنتی هتروداین عملی نیست زیرا در این زمان به طول تأخیر زیادی نیاز است. میتوان از یک حلقه فیبر حلقوی و یک تقویتکننده فیبر داخلی برای گسترش آن استفاده کرد.
۵. با ثبت ضربان دو لیزر مستقل، میتوان به وضوح بسیار بالایی دست یافت. در این زمان، نویز لیزر مرجع بسیار کمتر از نویز لیزر مورد آزمایش است.لیزریا شاخصهای عملکرد این دو مشابه هستند. اختلاف فرکانس لحظهای را میتوان با استفاده از یک حلقه قفل فاز یا از طریق محاسبه بر اساس سوابق ریاضی بدست آورد. این روش بسیار ساده و پایدار است، اما به لیزر دیگری (که نزدیک فرکانس لیزر آزمایشی کار میکند) نیاز دارد. اگر پهنای خط اندازهگیری شده به محدوده طیفی بسیار وسیعی نیاز داشته باشد، استفاده از شانه فرکانسی بسیار راحت است.
اندازهگیری فرکانس نوری معمولاً در یک نقطه به یک مرجع فرکانس (یا زمان) خاص نیاز دارد. برای لیزر با پهنای خط باریک، تنها یک نور مرجع برای ارائه یک مرجع به اندازه کافی دقیق مورد نیاز است. تکنیک هتروداین با اعمال یک تأخیر زمانی به اندازه کافی طولانی از خود دستگاه آزمایش، مرجع فرکانس را به دست میآورد. در حالت ایدهآل، از همدوسی زمانی بین پرتو اولیه و نور تأخیری خود جلوگیری میکند. بنابراین، معمولاً از فیبرهای نوری بلند استفاده میشود. با این حال، به دلیل نوسانات پایدار و اثرات آکوستیک، فیبرهای نوری بلند میتوانند باعث ایجاد نویز فاز اضافی شوند.
زمان ارسال: 8 دسامبر 2025