നാരോ-ലൈൻവിഡ്ത്ത് ലേസറിന്റെ ലൈൻ വീതി അളക്കൽ

രേഖയുടെ വീതി അളക്കൽനാരോ-ലൈൻവിഡ്ത്ത് ലേസർ

നാരോ-ലൈൻവിഡ്ത്ത് ലേസറിന്റെ, പ്രത്യേകിച്ച് സിംഗിൾ-ഫ്രീക്വൻസി ലേസറുകളുടെ ലൈൻവിഡ്ത്ത്, ലേസർ സ്പെക്ട്രത്തിന്റെ വീതിയെ സൂചിപ്പിക്കുന്നു (സാധാരണയായി പകുതി വീതി മുതൽ പൂർണ്ണ വീതി വരെയുള്ള FWHM വരെ). കൂടുതൽ കൃത്യമായി പറഞ്ഞാൽ, വികിരണം ചെയ്യപ്പെട്ട വൈദ്യുത മണ്ഡലത്തിന്റെ പവർ സ്പെക്ട്രൽ സാന്ദ്രതയുടെ വീതി ആവൃത്തി, തരംഗസംഖ്യ അല്ലെങ്കിൽ തരംഗദൈർഘ്യം എന്നിവയുടെ അടിസ്ഥാനത്തിൽ പ്രകടിപ്പിക്കുന്നു. ലേസറിന്റെ ലൈൻ വീതിക്ക് സമയവുമായി വളരെ അടുത്ത ബന്ധമുണ്ട്, കൂടാതെ കോഹറൻസ് സമയവും കോഹറൻസ് നീളവും ഇതിന്റെ സവിശേഷതയാണ്. ഘട്ടം ഒരു അൺബൗണ്ടഡ് ഷിഫ്റ്റിന് വിധേയമായാൽ, ഫേസ് നോയ്‌സ് ഒരു ലൈൻവിഡ്ത്ത് സൃഷ്ടിക്കുന്നു, ഇത് ഒരു ഫ്രീ ഓസിലേറ്ററിന്റെ കാര്യമാണ്. വളരെ ചെറിയ ഫേസ് ശ്രേണിയിൽ പരിമിതപ്പെടുത്തിയിരിക്കുന്ന ഫേസ് ഏറ്റക്കുറച്ചിലുകൾ 0 ലൈൻവിഡ്ത്തുകൾക്കും ചില നോയ്‌സ് സൈഡ്‌ബാൻഡിനും കാരണമാകുന്നു. റെസൊണന്റ് കാവിറ്റി നീളത്തിന്റെ ഓഫ്‌സെറ്റും ലൈൻ വീതിക്ക് സംഭാവന നൽകുകയും അത് അളക്കൽ സമയത്തെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. ഇത് സൂചിപ്പിക്കുന്നത് ലൈൻ വീതിക്കോ സ്പെക്ട്രത്തിന്റെ ആകൃതിക്കോ (ലൈൻ തരം) മാത്രംലേസർ സ്പെക്ട്രം.

അളക്കുന്നതിന് നിരവധി സാങ്കേതിക വിദ്യകൾ സ്വീകരിക്കാവുന്നതാണ്ലേസറിന്റെ ലൈൻവിഡ്ത്ത്:

ലൈൻവിഡ്ത്ത് അനുപാതം വലുതാണെങ്കിൽ (> ഒന്നിലധികം ലേസറുകളുടെ റെസൊണന്റ് അറകളിൽ ഒന്നിലധികം മോഡ് ആന്ദോളനങ്ങൾ ഉണ്ടാകുമ്പോൾ 10GHz), ഡിഫ്രാക്ഷൻ ഗ്രേറ്റിംഗ് ഉപയോഗിക്കുന്ന ഒരു പരമ്പരാഗത സ്പെക്ട്രോമീറ്റർ അളക്കാൻ ഉപയോഗിക്കാം. ഈ രീതി ഉപയോഗിച്ച് ഉയർന്ന ഫ്രീക്വൻസി റെസല്യൂഷൻ നേടുന്നത് വളരെ ബുദ്ധിമുട്ടാണ്.

ഫ്രീക്വൻസി വ്യതിയാനങ്ങളെ തീവ്രത വ്യതിയാനങ്ങളാക്കി മാറ്റാൻ ഒരു ഫ്രീക്വൻസി വിവേചനകൻ ഉപയോഗിക്കുക എന്നതാണ് മറ്റൊരു സമീപനം. ഡിസ്ക്രിമിനേറ്റർ ഒരു അസന്തുലിതമായ ഇന്റർഫെറോമീറ്ററോ ഉയർന്ന കൃത്യതയുള്ള റഫറൻസ് കാവിറ്റിയോ ആകാം. ഈ അളക്കൽ രീതിയുടെ റെസല്യൂഷനും വളരെ പരിമിതമാണ്.

3. സിംഗിൾ-ഫ്രീക്വൻസി ലേസറുകൾ സാധാരണയായി സെൽഫ്-ഹെറ്ററോഡൈൻ രീതി ഉപയോഗിക്കുന്നു, ഇത് ഫ്രീക്വൻസി ഓഫ്‌സെറ്റിനും കാലതാമസത്തിനും ശേഷം ലേസർ ഔട്ട്‌പുട്ടിനും തനിക്കും ഇടയിലുള്ള ബീറ്റ് രേഖപ്പെടുത്തുന്നു.

ലൈൻ വീതി നൂറുകണക്കിന് ഹെർട്സ് ആയിരിക്കുമ്പോൾ, പരമ്പരാഗത ഹെറ്ററോഡൈൻ സാങ്കേതികത പ്രായോഗികമല്ല, കാരണം ഈ സമയത്ത് വലിയ കാലതാമസ ദൈർഘ്യം ആവശ്യമാണ്. ഇത് നീട്ടാൻ ഒരു സൈക്ലിക് ഫൈബർ ലൂപ്പും ഒരു ആന്തരിക ഫൈബർ ആംപ്ലിഫയറും ഉപയോഗിക്കാം.

5. രണ്ട് സ്വതന്ത്ര ലേസറുകളുടെ ബീറ്റുകൾ റെക്കോർഡുചെയ്യുന്നതിലൂടെ വളരെ ഉയർന്ന റെസല്യൂഷൻ നേടാൻ കഴിയും. ഈ സമയത്ത്, റഫറൻസ് ലേസറിന്റെ ശബ്ദം പരീക്ഷണത്തേക്കാൾ വളരെ കുറവാണ്.ലേസർ, അല്ലെങ്കിൽ രണ്ടിന്റെയും പ്രകടന സൂചകങ്ങൾ സമാനമാണ്. ഒരു ഫേസ്-ലോക്ക്ഡ് ലൂപ്പ് ഉപയോഗിച്ചോ ഗണിതശാസ്ത്ര രേഖകളുടെ അടിസ്ഥാനത്തിൽ കണക്കുകൂട്ടൽ വഴിയോ തൽക്ഷണ ഫ്രീക്വൻസി വ്യത്യാസം ലഭിക്കും. ഈ രീതി വളരെ ലളിതവും സ്ഥിരതയുള്ളതുമാണ്, പക്ഷേ ഇതിന് മറ്റൊരു ലേസർ ആവശ്യമാണ് (ടെസ്റ്റ് ലേസറിന്റെ ഫ്രീക്വൻസിക്ക് സമീപം പ്രവർത്തിക്കുന്നു). അളന്ന ലൈൻ വീതിക്ക് വളരെ വിശാലമായ സ്പെക്ട്രൽ ശ്രേണി ആവശ്യമാണെങ്കിൽ, ഒരു ഫ്രീക്വൻസി കോമ്പ് ഉപയോഗിക്കുന്നത് വളരെ സൗകര്യപ്രദമാണ്.

ഒപ്റ്റിക്കൽ ഫ്രീക്വൻസി അളക്കുന്നതിന് സാധാരണയായി ഏതെങ്കിലും ഘട്ടത്തിൽ ഒരു നിശ്ചിത ഫ്രീക്വൻസി (അല്ലെങ്കിൽ സമയ) റഫറൻസ് ആവശ്യമാണ്. നാരോ-ലൈൻവിഡ്ത്ത് ലേസറിന്, മതിയായ കൃത്യമായ റഫറൻസ് നൽകാൻ ഒരു റഫറൻസ് ലൈറ്റ് മാത്രമേ ആവശ്യമുള്ളൂ. ടെസ്റ്റ് ഉപകരണത്തിൽ നിന്ന് തന്നെ മതിയായ നീണ്ട സമയ കാലതാമസം പ്രയോഗിച്ചാണ് ഹെറ്ററോഡൈൻ ടെക്നിക് ഫ്രീക്വൻസി റഫറൻസ് നേടുന്നത്. ആദർശപരമായി, പ്രാരംഭ ബീമിനും അതിന്റെ സ്വന്തം വൈകിയ പ്രകാശത്തിനും ഇടയിലുള്ള സമയ പൊരുത്തക്കേട് ഇത് ഒഴിവാക്കുന്നു. അതിനാൽ, നീളമുള്ള ഒപ്റ്റിക്കൽ ഫൈബറുകൾ സാധാരണയായി സ്വീകരിക്കുന്നു. എന്നിരുന്നാലും, സ്ഥിരതയുള്ള ഏറ്റക്കുറച്ചിലുകളും അക്കൗസ്റ്റിക് ഇഫക്റ്റുകളും കാരണം, നീളമുള്ള ഒപ്റ്റിക്കൽ ഫൈബറുകൾ അധിക ഫേസ് നോയ്‌സിന് കാരണമാകും.