लेसरची लाइनविड्थ, विशेषत: सिंगल-फ्रिक्वेंसी लेसर, त्याच्या स्पेक्ट्रमच्या रुंदीचा संदर्भ देते (सामान्यत: पूर्ण रुंदी अर्धा कमाल, FWHM). अधिक तंतोतंत, ही रेडिएटेड इलेक्ट्रिक फील्ड पॉवर स्पेक्ट्रल घनतेची रुंदी आहे, जी वारंवारता, तरंग संख्या किंवा तरंगलांबीच्या संदर्भात व्यक्त केली जाते. लेसरची रेषेची रुंदी तात्पुरती सुसंगततेशी जवळून संबंधित आहे आणि सुसंगतता वेळ आणि सुसंगतता लांबी द्वारे दर्शविले जाते. जर फेजमध्ये अमर्याद शिफ्ट होत असेल, तर फेज नॉइज लाइनविड्थमध्ये योगदान देते; हे फ्री ऑसिलेटर्सच्या बाबतीत आहे. (फेज चढ-उतार अगदी लहान टप्प्याच्या अंतरापर्यंत मर्यादित असतात, शून्य रेषाविड्थ आणि काही आवाज साइडबँड तयार करतात.) रेझोनंट पोकळीच्या लांबीमध्ये होणारे शिफ्ट देखील रेषेच्या रुंदीमध्ये योगदान देतात आणि ते मोजमाप वेळेवर अवलंबून असतात. हे सूचित करते की केवळ रेषेची रुंदी, किंवा अगदी इष्ट वर्णक्रमीय आकार (लाइनफॉर्म), लेसर स्पेक्ट्रमबद्दल संपूर्ण माहिती प्रदान करू शकत नाही.
II. लेसर रेषा रुंदीचे मापन
लेसर लाइनविड्थ मोजण्यासाठी अनेक तंत्रे वापरली जाऊ शकतात:
1. जेव्हा रेषेची रुंदी तुलनेने मोठी असते (>10 GHz, जेव्हा अनेक मोड एकाधिक लेसर रेझोनंट पोकळ्यांमध्ये दोलन करतात), तेव्हा ते विवर्तन जाळी वापरून पारंपारिक स्पेक्ट्रोमीटर वापरून मोजले जाऊ शकते. तथापि, या पद्धतीचा वापर करून उच्च वारंवारता रिझोल्यूशन प्राप्त करणे कठीण आहे.
2. वारंवारता चढउतारांना तीव्रतेच्या चढउतारांमध्ये रूपांतरित करण्यासाठी वारंवारता भेदक वापरणे ही दुसरी पद्धत आहे. भेदक हे असंतुलित इंटरफेरोमीटर किंवा उच्च-परिशुद्धता संदर्भ पोकळी असू शकते. या मापन पद्धतीमध्ये मर्यादित रिझोल्यूशन देखील आहे.
3. सिंगल-फ्रिक्वेंसी लेसर सामान्यत: सेल्फ-हेटरोडायन पद्धत वापरतात, जी लेसर आउटपुट आणि ऑफसेट आणि विलंबानंतर स्वतःची वारंवारता यांच्यातील बीट रेकॉर्ड करते.
4. कित्येकशे हर्ट्झच्या रेषेसाठी, पारंपारिक स्व-हेटरोडायन तंत्र अव्यवहार्य आहेत कारण त्यांना मोठ्या विलंब लांबीची आवश्यकता असते. ही लांबी वाढवण्यासाठी एक चक्रीय फायबर लूप आणि अंगभूत फायबर ॲम्प्लिफायर वापरला जाऊ शकतो.
5. दोन स्वतंत्र लेसरच्या बीट्स रेकॉर्ड करून खूप उच्च रिझोल्यूशन प्राप्त केले जाऊ शकते, जेथे संदर्भ लेसरचा आवाज चाचणी लेसरच्या तुलनेत खूपच कमी आहे किंवा त्यांची कार्यक्षमता वैशिष्ट्ये समान आहेत. फेज-लॉक केलेला लूप किंवा गणितीय नोंदींवर आधारित तात्काळ वारंवारता फरकाची गणना वापरली जाऊ शकते. ही पद्धत अतिशय सोपी आणि स्थिर आहे, परंतु दुसर्या लेसरची आवश्यकता आहे (चाचणी लेसरच्या वारंवारतेजवळ कार्यरत). जर मोजलेल्या रेषेच्या रुंदीला विस्तृत स्पेक्ट्रल श्रेणीची आवश्यकता असेल, तर वारंवारता कंघी अतिशय सोयीस्कर आहे.
ऑप्टिकल फ्रिक्वेंसी मापनांना अनेकदा विशिष्ट वारंवारता (किंवा वेळ) संदर्भ आवश्यक असतो. अरुंद-लाइनविड्थ लेसरसाठी, पुरेसा अचूक संदर्भ प्रदान करण्यासाठी फक्त एकच संदर्भ बीम आवश्यक आहे. प्रारंभिक बीम आणि स्वतःच्या विलंबित बीममधील तात्पुरती सुसंगतता टाळून, चाचणी सेटअपमध्येच पुरेसा दीर्घ विलंब लागू करून सेल्फ-हेटरोडाइन तंत्र वारंवारता संदर्भ प्राप्त करतात. म्हणून, लांब ऑप्टिकल फायबर सामान्यत: वापरले जातात. तथापि, स्थिर चढउतार आणि ध्वनिक प्रभावांमुळे, लांब तंतू अतिरिक्त फेज आवाज सादर करतात.
जेव्हा 1/f वारंवारता आवाज उपस्थित असतो, तेव्हा केवळ लाइनविड्थ फेज त्रुटीचे पूर्णपणे वर्णन करू शकत नाही. फेजचे फुरियर स्पेक्ट्रम किंवा तात्काळ वारंवारता चढउतार मोजणे आणि नंतर पॉवर स्पेक्ट्रल घनता वापरून त्याचे वैशिष्ट्यीकरण करणे हा एक चांगला दृष्टीकोन आहे; आवाज कामगिरी निर्देशक संदर्भित केले जाऊ शकते. 1/f आवाज (किंवा इतर कमी-फ्रिक्वेंसी आवाजाचा आवाज स्पेक्ट्रम) काही मोजमाप समस्या निर्माण करू शकतात.
III. लेसर लाइनविड्थ कमी करणे
लेसर लाइनविड्थ थेट लेसर प्रकाराशी संबंधित आहे. लेसर डिझाइन ऑप्टिमाइझ करून आणि बाह्य ध्वनी प्रभाव दाबून ते कमी केले जाऊ शकते. पहिली पायरी म्हणजे क्वांटम नॉइज किंवा क्लासिकल नॉइज प्रबळ आहे की नाही हे ठरवणे, कारण हे नंतरच्या मोजमापांवर परिणाम करेल.
जेव्हा इंट्राकॅव्हिटी पॉवर जास्त असते, रेझोनंट कॅव्हिटी लॉस कमी असते आणि रेझोनंट कॅव्हिटी राउंड-ट्रिप वेळ मोठा असतो, तेव्हा लेसरच्या क्वांटम नॉइजचा (प्रामुख्याने उत्स्फूर्त उत्सर्जन आवाज) थोडासा प्रभाव पडतो. शास्त्रीय आवाज यांत्रिक चढउतारांमुळे होऊ शकतो, जो कॉम्पॅक्ट, लहान लेसर रेझोनेटर वापरून कमी केला जाऊ शकतो. तथापि, लांबीच्या चढउतारांचा काहीवेळा अगदी लहान रेझोनेटर्समध्येही जास्त प्रभाव पडतो. योग्य यांत्रिक डिझाईन लेसर रेझोनेटर आणि बाह्य रेडिएशनमधील कपलिंग कमी करू शकते आणि थर्मल ड्रिफ्ट इफेक्ट देखील कमी करू शकते. पंप पॉवर उतार-चढ़ावांमुळे औष्णिक चढउतार देखील लाभाच्या माध्यमात अस्तित्वात आहेत. चांगल्या आवाजाच्या कामगिरीसाठी, इतर सक्रिय स्थिरीकरण साधने आवश्यक आहेत, परंतु सुरुवातीला, व्यावहारिक निष्क्रिय पद्धती श्रेयस्कर आहेत. सिंगल-फ्रिक्वेंसी सॉलिड-स्टेट लेसर आणि फायबर लेसरची रेषा 1-2 Hz श्रेणीत असते, कधीकधी 1 kHz पेक्षाही कमी असते. सक्रिय स्थिरीकरण पद्धती 1 kHz खाली लाइनविड्थ मिळवू शकतात. लेसर डायोड्सची लाइनविड्थ सामान्यत: MHz श्रेणीत असते, परंतु kHz पर्यंत कमी केली जाऊ शकते, उदाहरणार्थ, बाह्य पोकळी डायोड लेसरमध्ये, विशेषत: ऑप्टिकल फीडबॅक आणि उच्च-परिशुद्धता संदर्भ पोकळी असलेल्या.
II. लेसर रेषा रुंदीचे मापन
काही प्रकरणांमध्ये, लेसर स्त्रोतापासून खूप अरुंद बीमविड्थ आवश्यक नसते:
1. जेव्हा सुसंगतता लांबी लांब असते, तेव्हा सुसंगतता परिणाम (कमकुवत परजीवी प्रतिबिंबांमुळे) तुळईचा आकार विकृत करू शकतात. 1. लेसर प्रोजेक्शन डिस्प्लेमध्ये, स्पेकल इफेक्ट्स पृष्ठभागाच्या गुणवत्तेत व्यत्यय आणू शकतात.
2. जेव्हा प्रकाश सक्रिय किंवा निष्क्रिय ऑप्टिकल फायबरमध्ये प्रसारित होतो, तेव्हा अरुंद रेषेमुळे उत्तेजित ब्रिल्युइन स्कॅटरिंगमुळे समस्या उद्भवू शकतात. अशा प्रकरणांमध्ये, लाइनविड्थ वाढवणे आवश्यक आहे, उदाहरणार्थ, वर्तमान मॉड्यूलेशन वापरून लेसर डायोड किंवा ऑप्टिकल मॉड्युलेटरची क्षणिक वारंवारता वेगाने कमी करून. ऑप्टिकल संक्रमणांच्या रुंदीचे वर्णन करण्यासाठी (उदा., लेसर संक्रमण किंवा काही शोषण वैशिष्ट्ये) रेखाविड्थ देखील वापरली जाते. स्थिर एकल अणू किंवा आयनच्या संक्रमणामध्ये, रेषेचा विड्थ वरच्या उर्जा स्थितीच्या आयुष्याशी संबंधित असतो (अधिक तंतोतंत, वरच्या आणि खालच्या उर्जा अवस्थांमधील जीवनकाळ), आणि तिला नैसर्गिक रेखाविड्थ म्हणतात. गती (डॉपलर ब्रॉडनिंग पहा) किंवा अणू किंवा आयन यांच्या परस्परसंवादामुळे रेषा रुंदी वाढू शकते, जसे की वायूंमध्ये दाब वाढणे किंवा घन माध्यमातील फोनॉन परस्परसंवाद. जर भिन्न अणू किंवा आयन वेगळ्या पद्धतीने प्रभावित झाले तर, नॉन-एकसमान विस्तार होऊ शकतो.
कॉपीराइट @ २०२० शेन्झेन बॉक्स ऑप्ट्रॉनिक्स टेक्नॉलॉजी कंपनी, लि.
