Вимірювання ширини лазерної лінії

Вимірювання ширини лазерної лінії
Існує багато методів вимірюванняширина лазерної лінії:
1. Коли ширина лазерної лінії велика (> 10 ГГц, коли кілька мод коливаються в кількох лазерних резонаторах), для вимірювань можна використовувати традиційні спектрометри з дифракційними ґратками. Однак цим методом важко досягти високої роздільної здатності за частотою.
2. Інший метод полягає у використанні частотного дискримінатора для перетворення коливань частоти у коливання інтенсивності. Дискримінатором може бути незбалансований інтерферометр або високоточний опорний резонатор. Роздільна здатність цього методу вимірювання також обмежена.
3. Одночастотні лазери зазвичай використовують гетеродинний метод, який записує частоту биття вихідної частоти лазера та власну частоту після зміщення та затримки.
4. Для ширини лінії в кілька сотень герц традиційний гетеродинний метод важко застосовувати через необхідність великої довжини затримки. Для збільшення довжини затримки можна використовувати петлеве оптоволоконне волокно та вбудований волоконний підсилювач.
5. Записуючи частоту биття двох незалежних лазерів, можна досягти надзвичайно високої роздільної здатності. У цьому випадку шум опорного лазера значно нижчий, ніж увиміряний лазер, або їхні показники продуктивності схожі. Для розрахунку миттєвої різниці частот можна використовувати цикли блокування або методи, засновані на математичному записі. Цей метод дуже простий і стабільний, але вимагає іншого лазера (з частотою, близькою довиміряний лазер). Якщо виміряна ширина лінії вимагає широкого спектрального діапазону, дуже зручним є частотний гребінець.
Вимірювання оптичної частоти зазвичай вимагає забезпечення певної частотної (або часової) опорної точки в певній точці. Длялазери з вузькою шириною лінії, для забезпечення достатньо точного опорного сигналу потрібен лише один опорний промінь. Гетеродинний метод отримує опорну частоту, застосовуючи достатньо тривалу часову затримку до самого випробувального пристрою. В ідеалі слід уникати часової когерентності між початковим променем та його затриманим променем. Тому зазвичай використовуються довгі оптичні волокна. Однак через стабільні коливання та акустичні ефекти довгі оптичні волокна вносять додатковий фазовий шум.