एकल-आवृत्ति फाइबर लेजर की लाइनविड्थ विशेषताएँ

एकल-आवृत्ति फ़ाइबर लेज़रों की लाइनविड्थ बहुत संकीर्ण होती है, और उनकी वर्णक्रमीय रेखा का आकार लोरेंत्ज़ प्रकार का होता है, जो एकल-आवृत्ति अर्धचालकों से काफी भिन्न होता है। इसका कारण यह है कि एकल-आवृत्ति फाइबर लेजर में लंबी लेजर गुंजयमान गुहाएं होती हैं और गुहा में लंबे फोटॉन जीवनकाल होते हैं। इसका मतलब यह है कि एकल-आवृत्ति फाइबर लेजर में एकल-आवृत्ति अर्धचालक लेजर की तुलना में कम चरण शोर और आवृत्ति शोर होता है।

एकल-आवृत्ति फाइबर लेजर के लाइनविड्थ परीक्षण परिणाम एकीकरण समय से संबंधित हैं। इस एकीकरण समय को समझना अक्सर कठिन होता है। वास्तव में, इसे केवल एकल-आवृत्ति फाइबर लेजर के "निरीक्षण और परीक्षण" के समय के रूप में समझा जा सकता है। इस समय के दौरान, हम लाइनविड्थ की गणना करने के लिए आवृत्ति को पीटकर स्पेक्ट्रम चरण शोर को मापते हैं। एक उदाहरण के रूप में हेटेरोडाइन गैर-संतुलन एम-जेड इंटरफेरोमीटर को लेते हुए, विलंब फाइबर की लंबाई 50 किमी है, एकल-मोड फाइबर कोर का अपवर्तक सूचकांक 1.5 माना जाता है, और वैक्यूम में प्रकाश की गति 3x108 मीटर/सेकंड है, फिर सिंगल-मोड फाइबर में प्रकाश प्रत्येक 1 मीटर ट्रांसमिशन के लिए लगभग 4.8ns की देरी उत्पन्न होती है, जो ऑप्टिकल फाइबर के 50 किमी के बाद 240us की देरी के बराबर है।

आइए कल्पना करें कि परीक्षण किया जाने वाला एकल-आवृत्ति लेजर 1:1 ऑप्टिकल स्प्लिटर से गुजरने के बाद बिल्कुल समान विशेषताओं वाले दो क्लोन बन जाता है। इनमें से एक क्लोन दूसरे की तुलना में 240us अधिक लंबा चलता है। जब दो क्लोन दूसरे 1:1 से गुजरते हैं, जब ऑप्टिकल कपलर संयुक्त होता है, तो 240us लंबे समय तक चलने वाला क्लोन चरण शोर को वहन करता है। चरण शोर के प्रभाव के कारण, पुनर्संयोजन के बाद एकल-आवृत्ति लेजर की शुरुआत से पहले की स्थिति की तुलना में स्पेक्ट्रम में एक निश्चित चौड़ाई होती है। इसे और अधिक पेशेवर रूप से कहें तो, इस प्रक्रिया को चरण शोर मॉड्यूलेशन कहा जाता है। क्योंकि मॉड्यूलेशन के कारण होने वाला चौड़ीकरण डबल साइडबैंड है, चरण शोर स्पेक्ट्रम की चौड़ाई मापी जाने वाली एकल-आवृत्ति लेजर की लाइन चौड़ाई से दोगुनी है। स्पेक्ट्रम पर विस्तृत स्पेक्ट्रम चौड़ाई की गणना करने के लिए, एकीकरण की आवश्यकता होती है, इसलिए इस समय को एकीकरण समय कहा जाता है।

उपरोक्त स्पष्टीकरण के माध्यम से, हम समझ सकते हैं कि "एकीकरण समय" और एकल-आवृत्ति फाइबर लेजर की मापी गई लाइनविड्थ के बीच एक संबंध होना चाहिए। "एकीकरण समय" जितना कम होगा, क्लोन के कारण होने वाले चरण शोर का प्रभाव उतना ही कम होगा, और एकल-आवृत्ति फाइबर लेजर की माप लाइनविड्थ उतनी ही कम होगी।

इसे दूसरे कोण से समझने के लिए, रेखा की चौड़ाई क्या बताती है? एकल-आवृत्ति लेजर की आवृत्ति शोर और चरण शोर हैं। ये शोर स्वयं हमेशा मौजूद रहते हैं, और जितनी देर तक ये जमा होते हैं, शोर उतना ही अधिक स्पष्ट हो जाता है। इसलिए, एकल-आवृत्ति फाइबर लेजर की आवृत्ति शोर और चरण शोर के "अवलोकन परीक्षण" में जितना अधिक समय लगेगा, मापी गई लाइनविड्थ उतनी ही अधिक होगी। बेशक, यहां उल्लिखित समय वास्तव में बहुत छोटा है, जैसे नैनोसेकंड, माइक्रोसेकंड, मिलीसेकंड, या दूसरे स्तर तक। यादृच्छिक शोर के परीक्षण और माप में यह सामान्य ज्ञान है।

एकल-आवृत्ति फाइबर लेजर की स्पेक्ट्रम लाइनविड्थ जितनी संकीर्ण होगी, टाइम डोमेन में स्पेक्ट्रम उतना ही साफ और अधिक सुंदर होगा, अत्यधिक उच्च साइड मोड दमन अनुपात (एसएमएसआर) के साथ, और इसके विपरीत। इस बिंदु पर महारत हासिल करने से लाइनविड्थ परीक्षण की स्थिति उपलब्ध नहीं होने पर एकल-आवृत्ति लेजर के एकल-आवृत्ति प्रदर्शन को निर्धारित किया जा सकता है। बेशक, स्पेक्ट्रोमीटर (ओएसए) के तकनीकी सिद्धांतों और रिज़ॉल्यूशन सीमाओं के कारण, एकल-आवृत्ति फाइबर लेजर का स्पेक्ट्रम मात्रात्मक या सटीक रूप से इसके प्रदर्शन को प्रतिबिंबित नहीं कर सकता है। चरण शोर और आवृत्ति शोर का निर्णय काफी कठिन है और कभी-कभी गलत परिणाम देता है।

एकल-आवृत्ति अर्धचालक लेजर की वास्तविक लाइनविड्थ आम तौर पर एकल-आवृत्ति फाइबर लेजर की तुलना में अधिक होती है। हालाँकि कुछ निर्माताओं ने एकल-आवृत्ति अर्धचालक लेजर के लाइनविड्थ संकेतकों को बहुत खूबसूरती से सामने रखा है, वास्तविक परीक्षणों से पता चलता है कि एकल-आवृत्ति अर्धचालक लेजर की सीमा लाइनविड्थ एकल-आवृत्ति अर्धचालक लेजर की तुलना में अधिक है। आवृत्ति फाइबर लेजर चौड़ा होना चाहिए, और इसकी आवृत्ति शोर और चरण शोर संकेतक भी खराब होना चाहिए, जो एकल-आवृत्ति लेजर अनुनाद गुहा की संरचना और लंबाई से निर्धारित होता है। बेशक, लगातार विकसित हो रही एकल-आवृत्ति अर्धचालक तकनीक बाहरी गुहा की लंबाई में काफी वृद्धि करके, फोटॉन जीवनकाल को बढ़ाकर, चरण को नियंत्रित करने और सीमा को बढ़ाकर चरण शोर को दबाने और एकल-आवृत्ति अर्धचालक लेजर की लाइनविड्थ को कम करने के लिए जारी है। अनुनादक में स्थायी तरंग स्थितियों का निर्माण।