నారో-లైన్‌విడ్త్ లేజర్ యొక్క లైన్ వెడల్పు కొలత

లైన్ వెడల్పు కొలతనారో-లైన్‌విడ్త్ లేజర్

తక్కువ-లైన్‌విడ్త్ లేజర్ యొక్క, ముఖ్యంగా సింగిల్-ఫ్రీక్వెన్సీ లేజర్‌ల యొక్క లైన్‌విడ్త్, లేజర్ స్పెక్ట్రమ్ యొక్క వెడల్పును (సాధారణంగా హాఫ్-విడ్త్ నుండి ఫుల్-విడ్త్ FWHM) సూచిస్తుంది. మరింత కచ్చితంగా చెప్పాలంటే, వికిరణం చెందిన విద్యుత్ క్షేత్రం యొక్క పవర్ స్పెక్ట్రల్ డెన్సిటీ వెడల్పును ఫ్రీక్వెన్సీ, వేవ్‌నెంబర్ లేదా వేవ్‌లెంగ్త్ పరంగా వ్యక్తపరుస్తారు. లేజర్ యొక్క లైన్‌విడ్త్ సమయంతో చాలా దగ్గరి సంబంధాన్ని కలిగి ఉంటుంది మరియు ఇది కోహెరెన్స్ టైమ్ మరియు కోహెరెన్స్ లెంగ్త్ ద్వారా వర్గీకరించబడుతుంది. ఒకవేళ ఫేజ్ అపరిమితమైన షిఫ్ట్‌కు గురైతే, అప్పుడు ఫేజ్ నాయిస్ ఒక లైన్‌విడ్త్‌ను ఉత్పత్తి చేస్తుంది, ఇది ఒక ఫ్రీ ఆసిలేటర్ విషయంలో జరుగుతుంది. చాలా చిన్న ఫేజ్ పరిధిలో పరిమితమైన ఫేజ్ హెచ్చుతగ్గులు 0 లైన్‌విడ్త్‌లకు మరియు కొంత నాయిస్ సైడ్‌బ్యాండ్‌కు దారితీస్తాయి. రెసొనెంట్ కావిటీ పొడవు యొక్క ఆఫ్‌సెట్ కూడా లైన్‌విడ్త్‌కు దోహదపడుతుంది మరియు దానిని కొలత సమయంపై ఆధారపడేలా చేస్తుంది. కేవలం లైన్‌విడ్త్ లేదా స్పెక్ట్రమ్ యొక్క ఆకారం (లైన్ టైప్) కూడా లేజర్ గురించి పూర్తి సమాచారాన్ని అందించలేవని ఇది సూచిస్తుంది.లేజర్ స్పెక్ట్రం.

కొలవడానికి అనేక పద్ధతులను అవలంబించవచ్చులేజర్ యొక్క లైన్‌విడ్త్:

లైన్‌విడ్త్ నిష్పత్తి ఎక్కువగా ఉన్నప్పుడు (>10GHz, బహుళ లేజర్‌ల యొక్క రెసొనెంట్ కావిటీలలో బహుళ మోడ్ ఆసిలేషన్‌లు ఉన్నప్పుడు), కొలత కోసం డిఫ్రాక్షన్ గ్రేటింగ్‌ను ఉపయోగించే సాంప్రదాయ స్పెక్ట్రోమీటర్‌ను ఉపయోగించవచ్చు. ఈ పద్ధతిని ఉపయోగించి అధిక ఫ్రీక్వెన్సీ రిజల్యూషన్‌ను పొందడం చాలా కష్టం.

పౌనఃపున్య హెచ్చుతగ్గులను తీవ్రత హెచ్చుతగ్గులుగా మార్చడానికి ఫ్రీక్వెన్సీ డిస్క్రిమినేటర్‌ను ఉపయోగించడం మరొక విధానం. ఈ డిస్క్రిమినేటర్ ఒక అసమతుల్య ఇంటర్‌ఫెరోమీటర్ లేదా అధిక-ఖచ్చితత్వ రిఫరెన్స్ కావిటీ కావచ్చు. ఈ కొలత పద్ధతి యొక్క రిజల్యూషన్ కూడా చాలా పరిమితంగా ఉంటుంది.

3. సింగిల్-ఫ్రీక్వెన్సీ లేజర్‌లు సాధారణంగా సెల్ఫ్-హెటెరోడైన్ పద్ధతిని ఉపయోగిస్తాయి, ఇది ఫ్రీక్వెన్సీ ఆఫ్‌సెట్ మరియు ఆలస్యం తర్వాత లేజర్ అవుట్‌పుట్ మరియు దానికే మధ్య బీట్‌ను రికార్డ్ చేస్తుంది.

లైన్ వెడల్పు కొన్ని వందల హెర్ట్జ్‌లు ఉన్నప్పుడు, సాంప్రదాయ హెటెరోడైన్ పద్ధతి ఆచరణ సాధ్యం కాదు, ఎందుకంటే ఈ సమయంలో పెద్ద డిలే లెంగ్త్ అవసరం అవుతుంది. దీనిని పొడిగించడానికి ఒక సైక్లిక్ ఫైబర్ లూప్ మరియు ఒక అంతర్గత ఫైబర్ యాంప్లిఫైయర్‌ను ఉపయోగించవచ్చు.

5. రెండు స్వతంత్ర లేజర్‌ల స్పందనలను రికార్డ్ చేయడం ద్వారా చాలా అధిక రిజల్యూషన్‌ను సాధించవచ్చు. ఈ సమయంలో, రిఫరెన్స్ లేజర్ యొక్క నాయిస్, టెస్ట్ లేజర్ నాయిస్ కంటే చాలా తక్కువగా ఉంటుంది.లేజర్లేదా రెండింటి పనితీరు సూచికలు ఒకేలా ఉంటాయి. ఫేజ్-లాక్డ్ లూప్‌ను ఉపయోగించడం ద్వారా లేదా గణిత రికార్డుల ఆధారంగా లెక్కించడం ద్వారా తక్షణ ఫ్రీక్వెన్సీ వ్యత్యాసాన్ని పొందవచ్చు. ఈ పద్ధతి చాలా సరళమైనది మరియు స్థిరమైనది, కానీ దీనికి మరొక లేజర్ (పరీక్ష లేజర్ యొక్క ఫ్రీక్వెన్సీకి దగ్గరగా పనిచేసేది) అవసరం. కొలవబడిన లైన్ వెడల్పుకు చాలా విస్తృత స్పెక్ట్రల్ పరిధి అవసరమైతే, ఫ్రీక్వెన్సీ కాంబ్‌ను ఉపయోగించడం చాలా సౌకర్యవంతంగా ఉంటుంది.

ఆప్టికల్ ఫ్రీక్వెన్సీ కొలతకు సాధారణంగా ఏదో ఒక బిందువు వద్ద ఒక నిర్దిష్ట ఫ్రీక్వెన్సీ (లేదా సమయం) రిఫరెన్స్ అవసరం అవుతుంది. నారో-లైన్‌విడ్త్ లేజర్‌కు, తగినంత కచ్చితమైన రిఫరెన్స్‌ను అందించడానికి ఒకే ఒక రిఫరెన్స్ కాంతి సరిపోతుంది. హెటెరోడైన్ టెక్నిక్, టెస్ట్ పరికరం నుండే తగినంత సుదీర్ఘమైన సమయ జాప్యాన్ని వర్తింపజేయడం ద్వారా ఫ్రీక్వెన్సీ రిఫరెన్స్‌ను పొందుతుంది. ఆదర్శవంతంగా, ఇది ప్రారంభ బీమ్ మరియు దాని స్వంత ఆలస్యమైన కాంతి మధ్య ఉండే టైమ్ కోహెరెన్స్‌ను నివారిస్తుంది. అందువల్ల, సాధారణంగా పొడవైన ఆప్టికల్ ఫైబర్‌లను ఉపయోగిస్తారు. అయితే, స్థిరమైన హెచ్చుతగ్గులు మరియు ధ్వని ప్రభావాల కారణంగా, పొడవైన ఆప్టికల్ ఫైబర్‌లు అదనపు ఫేజ్ నాయిస్‌కు కారణం కావచ్చు.