Medición do ancho de liña dun láser de ancho de liña estreito

Medición do ancho de liña deláser de ancho de liña estreito

O ancho de liña dun láser de ancho de liña estreito, especialmente o dos láseres de frecuencia única, refírese ao ancho do espectro do láser (xeralmente de media anchura a ancho completo FWHM). Máis precisamente, o ancho da densidade espectral de potencia do campo eléctrico radiado exprésase en termos de frecuencia, número de onda ou lonxitude de onda. O ancho de liña do láser ten unha correlación moi estreita co tempo e caracterízase polo tempo de coherencia e a lonxitude de coherencia. Se a fase sofre un desprazamento ilimitado, o ruído de fase xera un ancho de liña, que é o caso dun oscilador libre. As flutuacións de fase confinadas dentro dun rango de fase moi pequeno resultan en 0 anchos de liña e algunha banda lateral de ruído. O desprazamento da lonxitude da cavidade resonante tamén contribúe ao ancho de liña e faino depender do tempo de medición. Isto indica que simplemente o ancho de liña ou mesmo a forma do espectro (tipo de liña) non poden proporcionar toda a información sobre oespectro láser.

Pódense adoptar moitas técnicas para medir aancho de liña dun láser:

Cando a relación de ancho de liña é grande (>10 GHz, cando hai oscilacións de varios modos nas cavidades resonantes de varios láseres), pódese usar un espectrómetro tradicional que use unha rede de difracción para a medición. É moi difícil obter unha resolución de alta frecuencia usando este método.

Outra opción é empregar un discriminador de frecuencia para converter as flutuacións de frecuencia en flutuacións de intensidade. O discriminador pode ser un interferómetro desequilibrado ou unha cavidade de referencia de alta precisión. A resolución deste método de medición tamén é moi limitada.

3. Os láseres de frecuencia única empregan normalmente o método autoheterodino, que rexistra o latexo entre a saída do láser e si mesma despois do desprazamento de frecuencia e o retardo.

Cando o ancho da liña é de varios centos de hercios, a técnica heterodina tradicional non é práctica porque se require unha gran lonxitude de retardo neste momento. Pódese usar un bucle de fibra cíclico e un amplificador de fibra interno para estendelo.

5. Pódese conseguir unha resolución moi alta rexistrando os latexos de dous láseres independentes. Neste momento, o ruído do láser de referencia é moito menor que o do láser de proba.láser, ou os indicadores de rendemento dos dous son similares. A diferenza de frecuencia instantánea pódese obter mediante un bucle de fase bloqueada ou mediante cálculos baseados en rexistros matemáticos. Este método é moi sinxelo e estable, pero require outro láser (que funcione preto da frecuencia do láser de proba). Se o ancho de liña medido require un rango espectral moi amplo, é moi conveniente usar un peite de frecuencias.

A medición da frecuencia óptica adoita requirir unha determinada referencia de frecuencia (ou tempo) nalgún momento. Para láseres de ancho de liña estreito, só se necesita unha luz de referencia para proporcionar unha referencia suficientemente precisa. A técnica heterodina obtén a referencia de frecuencia aplicando un retardo de tempo suficientemente longo desde o propio dispositivo de proba. Idealmente, evita a coherencia temporal entre o feixe inicial e a súa propia luz retardada. Polo tanto, adoitan adoptarse fibras ópticas longas. Non obstante, debido ás flutuacións estables e aos efectos acústicos, as fibras ópticas longas poden causar ruído de fase adicional.