Tək Tezlikli Fiber Lazerlərin Xətt Genişliyi Xüsusiyyətləri

Tək tezlikli fiber lazerlər çox dar sərhəd xətti genişliyinə malikdir və onların spektral xətti forması bir tezlikli yarımkeçiricilərdən əhəmiyyətli dərəcədə fərqlənən Lorentz tiplidir. Səbəb tək tezlikli lifli lazerlərin daha uzun lazer rezonans boşluqlarına və boşluqda daha uzun foton ömrünə malik olmasıdır. Bu o deməkdir ki, tək tezlikli lifli lazerlər tək tezlikli yarımkeçirici lazerlərə nisbətən daha az faza səs-küyünə və tezlik səsinə malikdir.

Tək tezlikli fiber lazerlərin xəttin eni testinin nəticələri inteqrasiya vaxtı ilə bağlıdır. Bu inteqrasiya vaxtını anlamaq çox vaxt çətindir. Əslində, bu, sadəcə olaraq, bir tezlikli fiber lazerin "müşahidə və sınaqdan keçirilməsi" vaxtı kimi başa düşülə bilər. Bu müddət ərzində xəttin genişliyini hesablamaq üçün tezliyi döyməklə spektr fazasının səs-küyünü ölçürük. Nümunə olaraq heterodin qeyri-tarazlıq M-Z interferometrini götürsək, gecikdirici lifin uzunluğu 50km, tək rejimli lif nüvəsinin sındırma indeksi 1,5, vakuumda işığın sürəti isə 3x108 metr/saniyədir, sonra tək rejimli lifdə işıq Hər 1 metr ötürmə üçün təxminən 4.8ns gecikmə yaranır ki, bu da 50km optik lifdən sonra 240us gecikməyə bərabərdir.

Təsəvvür edək ki, yoxlanılacaq tək tezlikli lazer 1:1 optik splitterdən keçdikdən sonra eyni xüsusiyyətlərə malik iki klon olur. Klonlardan biri digərindən 240us daha uzun işləyir. İki klon ikincidən 1:1 keçəndə optik bağlayıcı birləşdirildikdə, 240us daha uzun işləyən klon faza səs-küyünü daşıyır. Faza səs-küyünün təsirinə görə, rekombinasiyadan sonra tək tezlikli lazer başlamadan əvvəlki vəziyyətlə müqayisədə spektrdə müəyyən bir genişliyə malikdir. Daha peşəkar desək, bu proses faza səs-küyü modulyasiyası adlanır. Modulyasiya nəticəsində yaranan genişlənmə ikiqat yan zolaq olduğundan, faza səs-küy spektrinin eni ölçüləcək tək tezlikli lazerin xətt genişliyindən iki dəfə çoxdur. Spektr üzrə genişlənmiş spektrin enini hesablamaq üçün inteqrasiya tələb olunur, ona görə də bu vaxt inteqrasiya vaxtı adlanır.

Yuxarıdakı izahat vasitəsilə başa düşə bilərik ki, bir tezlikli fiber lazerin "inteqrasiya vaxtı" ilə ölçülmüş xəttin eni arasında əlaqə olmalıdır. "İnteqrasiya vaxtı" nə qədər qısa olarsa, klonun yaratdığı faza səs-küyünün təsiri bir o qədər az olar və tək tezlikli fiber lazerin ölçmə xəttinin eni daralır.

Onu başqa tərəfdən başa düşmək üçün xəttin eni nəyi təsvir edir? tək tezlikli lazerin tezlik səs-küyü və faza səs-küyüdür. Bu səslərin özləri həmişə mövcuddur və onlar nə qədər çox toplanırsa, səs-küy bir o qədər aydın olur. Buna görə də, bir tezlikli fiber lazerin tezlik səs-küyünün və faza səs-küyünün "müşahidə sınağı" nə qədər uzun olarsa, ölçülən xəttin genişliyi bir o qədər çox olacaqdır. Təbii ki, burada qeyd olunan vaxt əslində çox qısadır, məsələn, nanosaniyələr, mikrosaniyələr, millisaniyələr və ya ikinci səviyyəyə qədər. Bu, təsadüfi səs-küyün sınaqdan keçirilməsində və ölçülməsində sağlam düşüncədir.

Tək tezlikli fiber lazerin spektr xəttinin eni nə qədər dar olarsa, son dərəcə yüksək yan rejimi bastırma nisbəti (SMSR) və əksinə, zaman sahəsindəki spektr daha təmiz və daha gözəl olacaqdır. Bu nöqtənin mənimsənilməsi xəttin eni sınaq şərtləri mövcud olmadıqda, tək tezlikli lazerlərin tək tezlikli performansını müəyyən edə bilər. Təbii ki, spektrometrin (OSA) texniki prinsipləri və ayırdetmə məhdudiyyətləri səbəbindən tək tezlikli lifli lazerlərin spektri onun işini kəmiyyətcə və ya dəqiq şəkildə əks etdirə bilməz. Faza səs-küyünün və tezlik səsinin mühakiməsi olduqca kobuddur və bəzən yanlış nəticələrə səbəb olur.

Tək tezlikli yarımkeçirici lazerlərin faktiki xətti genişliyi ümumiyyətlə tək tezlikli lifli lazerlərdən daha yüksəkdir. Bəzi istehsalçılar tək tezlikli yarımkeçirici lazerlərin xətti eni göstəricilərini çox gözəl irəli sürsələr də, faktiki sınaqlar göstərir ki, birtezlikli yarımkeçirici lazerlərin sərhəd xəttinin eni tək tezlikli yarımkeçirici lazerlərdən daha yüksəkdir. Tezlikli lifli lazer geniş olmalıdır və onun tezlik səs-küyü və faza səs-küy göstəriciləri də zəif olmalıdır ki, bu da tək tezlikli lazer rezonans boşluğunun strukturu və uzunluğu ilə müəyyən edilir. Əlbəttə ki, davamlı olaraq inkişaf edən tək tezlikli yarımkeçirici texnologiyası xarici boşluğun uzunluğunu əhəmiyyətli dərəcədə artırmaq, fotonun ömrünü uzatmaq, fazaya nəzarət etmək, fazaya nəzarət etmək və bir tezlikli yarımkeçirici lazerlər üçün eşik səviyyəsini artırmaqla faza səs-küyünü boğmağa və bir tezlikli yarımkeçirici lazerlərin xətti genişliyini daraltmağa davam edir. rezonatorda daimi dalğa şəraitinin formalaşması.