Måling af linjebreddesmal linjebreddelaser
Linjebredden for smallinjelasere, især enkeltfrekvenslasere, refererer til bredden af laserspektret (normalt halvbredde til fuldbredde FWHM). Mere præcist udtrykkes bredden af effektspektraltætheden af det udstrålede elektriske felt i form af frekvens, bølgetal eller bølgelængde. Laserens linjebredde har en meget tæt korrelation med tiden og er karakteriseret ved kohærens tid og kohærenslængde. Hvis fasen undergår et ubegrænset skift, genererer fasestøjen en linjebredde, hvilket er tilfældet med en fri oscillator. Fasefluktuationer begrænset til et meget lille faseområde resulterer i 0 linjebredder og noget støj i sidebåndet. Forskydningen af resonanthulrummets længde bidrager også til linjebredden og gør den afhængig af måletiden. Dette indikerer, at blot linjebredden eller endda formen af spektret (linjetype) ikke kan give al information omlaserspektrum.
Mange teknikker kan anvendes til at målelinjebredden af en laser:
Når linjebreddeforholdet er stort (>10 GHz, når der er multiple mode-oscillationer i resonanskaviteterne i flere lasere), kan et traditionelt spektrometer med et diffraktionsgitter anvendes til måling. Det er meget vanskeligt at opnå højfrekvent opløsning ved hjælp af denne metode.
En anden tilgang er at bruge en frekvensdiskriminator til at konvertere frekvensfluktuationer til intensitetsfluktuationer. Diskriminatoren kan være et ubalanceret interferometer eller et højpræcisionsreferencehulrum. Opløsningen af denne målemetode er også meget begrænset.
3. Enkeltfrekvenslasere anvender typisk selvheterodynmetoden, som registrerer slaget mellem laserudgangen og sig selv efter frekvensforskydning og forsinkelse.
Når linjebredden er flere hundrede Hertz, er den traditionelle heterodyneteknik ikke praktisk, fordi der kræves en stor forsinkelseslængde på dette tidspunkt. En cyklisk fibersløjfe og en intern fiberforstærker kan bruges til at forlænge den.
5. En meget høj opløsning kan opnås ved at optage slagene fra to uafhængige lasere. På dette tidspunkt er støjen fra referencelaseren meget lavere end testens.laser, eller præstationsindikatorerne for de to er ens. Den øjeblikkelige frekvensforskel kan opnås ved at bruge en faselåst løkke eller gennem beregning baseret på matematiske optegnelser. Denne metode er meget enkel og stabil, men den kræver en anden laser (der opererer nær testlaserens frekvens). Hvis den målte linjebredde kræver et meget bredt spektralområde, er det meget praktisk at bruge en frekvenskam.
Optisk frekvensmåling kræver normalt en bestemt frekvens- (eller tids-) reference på et tidspunkt. For smallinjelasere er kun ét referencelys nødvendigt for at give en tilstrækkelig nøjagtig reference. Heterodynteknikken opnår frekvensreferencen ved at anvende en tilstrækkelig lang tidsforsinkelse fra selve testenheden. Ideelt set undgår den tidsmæssig kohærens mellem den indledende stråle og dens eget forsinkede lys. Derfor anvendes der normalt lange optiske fibre. På grund af stabile fluktuationer og akustiske effekter kan lange optiske fibre dog forårsage yderligere fasestøj.
Udsendelsestidspunkt: 8. dec. 2025