Dar Xətti Lazerlər

Bəzi lazer tətbiqləri lazerin çox dar bir xətt genişliyinə, yəni dar spektrə malik olmasını tələb edir. Dar xətt enli lazerlər tək tezlikli lazerlərə aiddir, yəni lazer dəyərində rezonans boşluq rejimi var və faza səs-küyü çox aşağıdır, buna görə də spektral təmizlik çox yüksəkdir. Tipik olaraq belə lazerlər çox aşağı intensivlikli səs-küyə malikdir.

Dar xətt enli lazerlərin ən mühüm növləri aşağıdakılardır:

1. Yarımkeçirici lazerlər, paylanmış əks əlaqə lazer diodları (DFB lazerləri) və paylanmış Bragg əks etdirmə lazerləri (DBR lazerləri) ən çox 1500 və ya 1000nm bölgədə istifadə olunur. Tipik əməliyyat parametrləri onlarla millivat (bəzən 100 millivatdan çox) çıxış gücü və bir neçə MHz xəttin genişliyidir.

2. Yarımkeçirici lazerlərlə daha dar xətt genişlikləri əldə edilə bilər, məsələn, rezonatoru dar zolaqlı lifli Bragg barmaqlığı olan tək rejimli liflə genişləndirməklə və ya xarici boşluq diod lazerindən istifadə etməklə. Bu üsuldan istifadə edərək, bir neçə kHz və ya hətta 1 kHz-dən az olan ultra dar xətt genişliyinə nail olmaq olar.

3. Kiçik paylanmış əks əlaqə lif lazerləri (xüsusi fiber Bragg barmaqlıqlarından hazırlanmış rezonatorlar) kHz diapazonunda xətt genişliyi ilə onlarla millivatlıq çıxış gücləri yarada bilər.

4. Qeyri-planar halqa rezonatorları olan diodla vurulan bərk cisimli gövdəli lazerlər də bir neçə kHz-lik xəttin eni əldə edə bilər, çıxış gücü isə 1W səviyyəsində nisbətən yüksəkdir. Tipik dalğa uzunluğu 1064 nm olsa da, 1300 və ya 1500 nm kimi digər dalğa uzunluğu bölgələri də mümkündür.

Lazerlərin dar xətti genişliyinə təsir edən əsas amillər

Çox dar radiasiya bant genişliyinə (xətt genişliyinə) malik bir lazer əldə etmək üçün lazer dizaynında aşağıdakı amillər nəzərə alınmalıdır:

Birincisi, tək tezlikli əməliyyata nail olmaq lazımdır. Bu, kiçik bir qazanc bant genişliyi və qısa bir lazer boşluğu ilə (böyük sərbəst spektral diapazonla nəticələnən) qazanc mühitindən istifadə etməklə asanlıqla əldə edilir. Məqsəd rejim atlamadan uzunmüddətli sabit tək tezlikli əməliyyat olmalıdır.

İkincisi, xarici səs-küyün təsirini minimuma endirmək lazımdır. Bunun üçün sabit rezonatorun quraşdırılması (monoxrom) və ya mexaniki vibrasiyadan xüsusi qorunma tələb olunur. Elektriklə vurulan lazerlər aşağı səs-küylü cərəyan və ya gərginlik mənbələrindən istifadə etməli, optik pompalanan lazerlər isə nasos işıq mənbəyi kimi aşağı intensivlikli səs-küyə malik olmalıdır. Bundan əlavə, bütün əks əlaqə işıq dalğalarının qarşısını almaq lazımdır, məsələn, Faraday izolyatorlarından istifadə etməklə. Nəzəriyyə olaraq, xarici səs-küy daxili səs-küydən daha az təsirə malikdir, məsələn, qazanc mühitində spontan emissiya. Səs-küy tezliyi yüksək olduqda buna nail olmaq asandır, lakin səs-küy tezliyi aşağı olduqda xəttin genişliyinə təsir ən vacibdir.

Üçüncüsü, lazer səs-küyünü, xüsusən də faza səs-küyünü minimuma endirmək üçün lazer dizaynı optimallaşdırılmalıdır. Yüksək boşluqdaxili gücə və uzun rezonatorlara üstünlük verilir, baxmayaraq ki, bu vəziyyətdə sabit tək tezlikli işləməyə nail olmaq daha çətindir.

Sistemin optimallaşdırılması müxtəlif səs-küy mənbələrinin əhəmiyyətinin başa düşülməsini tələb edir, çünki dominant səs-küy mənbəyindən asılı olaraq müxtəlif ölçmələr tələb olunur. Məsələn, Schawlow-Townes tənliyinə uyğun olaraq minimuma endirilmiş xəttin eni, əgər faktiki xəttin eni mexaniki səs-küylə müəyyən edilirsə, faktiki xəttin enini mütləq minimuma endirmir.

Səs-küy Xüsusiyyətləri və Performans Xüsusiyyətləri.

Dar xətt genişliyi lazerlərinin həm səs-küy xüsusiyyətləri, həm də performans göstəriciləri əhəmiyyətsiz məsələlərdir. Xətt genişliyi girişində müxtəlif ölçmə üsulları müzakirə olunur, xüsusilə bir neçə kHz və ya daha az xətt genişliyi tələb olunur. Bundan əlavə, yalnız xəttin eni dəyərini nəzərə alaraq bütün səs-küy xüsusiyyətlərini verə bilməz; tam faza səs-küy spektrini, eləcə də nisbi intensivlik səs-küy məlumatını vermək lazımdır. Xəttin eni dəyəri ən azı ölçmə vaxtı və ya uzunmüddətli tezlik sürüşməsini nəzərə alan digər məlumatlarla birləşdirilməlidir.

Əlbəttə ki, müxtəlif tətbiqlərin fərqli tələbləri var və müxtəlif faktiki vəziyyətlərdə səs-küy performans indeksinin hansı səviyyəsini nəzərə almaq lazımdır.

Dar Xətti Lazerlərin Tətbiqləri

1. Çox əhəmiyyətli bir tətbiq, təzyiq və ya temperatur fiber optik sensorlar, müxtəlif interferometr sensorları, qazı aşkar etmək və izləmək üçün müxtəlif udma LIDAR istifadə etmək və küləyin sürətini ölçmək üçün Doppler LIDAR istifadə etmək kimi algılama sahəsindədir. Bəzi fiber optik sensorlar bir neçə kHz lazer xəttinin enini tələb edir, halbuki LIDAT ölçmələrində 100 kHz xətt genişliyi kifayətdir.

2. Optik tezlik ölçmələri çox dar mənbə xətti genişliklərini tələb edir ki, bu da nail olmaq üçün sabitləşdirmə üsullarını tələb edir.

3. Fiber optik rabitə sistemləri xəttin eninə nisbətən boş tələblərə malikdir və əsasən ötürücülər və ya aşkarlama və ya ölçmə üçün istifadə olunur.