Бір жиілікті талшықты лазерлердің сызық ені сипаттамалары

Бір жиілікті талшықты лазерлер өте тар шекті сызыққа ие және олардың спектрлік сызығының пішіні бір жиілікті жартылай өткізгіштерден айтарлықтай ерекшеленетін Лоренц типті. Себебі, бір жиілікті талшықты лазерлердің лазерлік резонанстық қуыстары ұзағырақ және қуыста фотондардың қызмет ету мерзімі ұзағырақ болады. Бұл бір жиілікті талшықты лазерлердің бір жиілікті жартылай өткізгіш лазерлерге қарағанда фазалық шу мен жиілікті шуылдың төмен екенін білдіреді.

Бір жиілікті талшықты лазерлердің сызық енін сынау нәтижелері интеграция уақытына байланысты. Бұл интеграция уақытын түсіну жиі қиын. Шын мәнінде, бұл бір жиілікті талшықты лазерді «бақылау және сынау» уақыты деп түсінуге болады. Осы уақыт ішінде біз сызық енін есептеу үшін жиілікті ұру арқылы спектр фазасының шуды өлшейміз. Мысал ретінде гетеродинді тепе-тең емес M-Z интерферометрін алсақ, кешіктірілген талшықтың ұзындығы 50 км, бір модты талшық өзегінің сыну көрсеткіші 1,5, ал жарықтың вакуумдағы жылдамдығы 3х108 метр/секунд, содан кейін бір режимді талшықтағы жарық берудің әрбір 1 метрі үшін шамамен 4,8 нс кідіріс жасалады, бұл 50 км оптикалық талшықтан кейінгі 240us кідірісіне тең.

Тексерілетін бір жиілікті лазер 1:1 оптикалық сплиттерден өткеннен кейін дәл осындай сипаттамалары бар екі клонға айналады деп елестетіп көрейік. Клондардың бірі екіншісіне қарағанда 240us ұзағырақ жұмыс істейді. Екі клон екіншіден өткенде 1 :1 Оптикалық қосқыш біріктірілгенде, 240us ұзағырақ жұмыс істейтін клон фазалық шу шығарады. Фазалық шудың әсерінен рекомбинациядан кейінгі бір жиілікті лазер іске қосу алдындағы күймен салыстырғанда спектрде белгілі бір ені бар. Кәсіби түрде айтсақ, бұл процесс фазалық шу модуляциясы деп аталады. Модуляциядан туындаған кеңейту қос бүйірлік жолақ болғандықтан, фазалық шу спектрінің ені өлшенетін бір жиілікті лазердің сызық енінен екі есе көп. Спектрдегі кеңейтілген спектр енін есептеу үшін интеграция қажет, сондықтан бұл уақытты интеграциялау уақыты деп атайды.

Жоғарыда келтірілген түсініктеме арқылы біз «интеграция уақыты» мен бір жиілікті талшықты лазердің өлшенген сызық ені арасында байланыс болуы керек екенін түсінуге болады. «Интеграция уақыты» неғұрлым қысқа болса, клон тудыратын фазалық шудың әсері соғұрлым аз болады және бір жиілікті талшықты лазердің өлшеу сызығының ені тар болады.

Оны басқа қырынан түсіну үшін сызық ені нені сипаттайды? бір жиілікті лазердің жиілік шуы мен фазалық шуы болып табылады. Бұл шулардың өзі әрқашан бар және олар неғұрлым ұзақ жинақталса, шу соғұрлым айқынырақ болады. Сондықтан, бір жиілікті талшықты лазердің жиілік шуы мен фазалық шуының «бақылау сынағы» неғұрлым ұзақ болса, өлшенетін сызық ені соғұрлым көп болады. Әрине, мұнда айтылған уақыт өте қысқа, мысалы, наносекундтар, микросекундтар, миллисекундтар немесе екінші деңгейге дейін. Бұл кездейсоқ шуды сынау мен өлшеудегі жалпы мағына.

Бір жиілікті талшықты лазердің спектр сызығының ені неғұрлым тар болса, уақыт доменіндегі спектр соғұрлым таза және әдемі болады, бүйірлік режимді басу коэффициенті (SMSR) өте жоғары және керісінше. Бұл нүктені меңгеру сызық енін тексеру шарттары болмаған кезде бір жиілікті лазерлердің бір жиілікті өнімділігін анықтауға болады. Әрине, спектрометрдің (OSA) техникалық принциптері мен ажыратымдылық шектеулеріне байланысты бір жиілікті талшықты лазерлердің спектрі оның өнімділігін сандық немесе дәл көрсете алмайды. Фазалық шу мен жиілік шуды бағалау өте өрескел және кейде қате нәтижелерге әкеледі.

Бір жиілікті жартылай өткізгіш лазерлердің нақты желісінің ені әдетте бір жиілікті талшықты лазерлерге қарағанда жоғары. Кейбір өндірушілер бір жиілікті жартылай өткізгішті лазерлердің желілік ені көрсеткіштерін өте әдемі ұсынғанымен, нақты сынақтар бір жиілікті жартылай өткізгіш лазерлердің шекті сызық ені бір жиілікті жартылай өткізгіш лазерлерге қарағанда жоғары екенін көрсетеді. Жиілік талшықты лазер кең болуы керек, оның жиілік шуы мен фазалық шу көрсеткіштері де нашар болуы керек, бұл бір жиілікті лазердің резонанстық қуысының құрылымы мен ұзындығымен анықталады. Әрине, үздіксіз дамып келе жатқан бір жиілікті жартылай өткізгіш технологиясы сыртқы қуыстың ұзындығын едәуір ұлғайту, фотонның қызмет ету мерзімін ұзарту, фазаны басқару және табалдырықты жоғарылату арқылы фазалық шуды басуды және бір жиілікті жартылай өткізгіш лазерлердің сызық енін тарылтуды жалғастырады. резонатордағы тұрақты толқын жағдайларының қалыптасуы.