Definition of Linewidth in Lasers

Linea laseris, praesertim unius frequentiae laseris, ad latitudinem spectri sui refert (typice plenam latitudinem ad dimidium maximum, FWHM). Accuratius, latitudo electrici radiata est potentia densitatis spectris, expressa secundum frequentiam, wavenumber, vel necem. Linea laseris cum cohaerentia temporali arcte coniungitur et cohaerentia temporis et longitudinis cohaerentia denotatur. Si Pascha immensam mutationem patitur, Phase sonus ad linewidth confert; ita est cum liberis oscillatoribus. (Phase ambigua ad minimum temporis intervallum conclusa nullam linewidth et laterum strepitum efficiunt.) Mutationes in cavitate resonantis etiam longitudo linewidth conferunt et eam dependens ex tempore mensurae faciunt. Hoc indicat solum lineae lineae, vel etiam figurae spectris desiderabilis (lineformes), plenam informationem de spectro laseris praebere non posse.

II. Laser Linewidth mensurae

Multae artes in linea laseris metiri possunt;

1. Linea cum relative magna sit (>10 GHz, cum multi modi oscillant in pluribus cavitatibus laseris resonantes), metiri potest utens spectrometer traditionalis craticulae diffractionem adhibens. Sed difficile est consequi altam frequentiam solutionis hac ratione utentes.

2. Alius modus est frequentiae discriminatoris ad conversiones frequentiae fluctuationes in ambigua vehementia. Discrector inaequalis esse potest interferometer vel summus praecisio referentiae cavitatis. Mensuratio- nem hanc modum etiam resolutionem limitatam habet.

3. Unius frequentiae lasers methodo heterodynae propriae typice utuntur, quae pulsum inter output laser et suam frequentiam post offset et mora commemorat.

4. Pro lineis plurium centum hertz, traditionales artes auto-heterodynae impracticae sunt quia longam moram magnam requirunt. Ansa fibra cyclica et in fibra amplificante aedificata ad hanc longitudinem extendendam adhiberi possunt.

5. Praecelsa resolutio assequi potest per recordationem pulsus duorum laserarum independentium, ubi strepitus relationis laser multo minor est quam laser test, vel specificae specificationes similes sunt. Phase-clausa ansa seu computatio instantaneae frequentiae differentiae in mathematicis monumentis adhiberi potest. Haec methodus valde simplex et stabilis est, sed alterum laser (operans circa frequentiam test laseris). Si linea mensurata latitudinem spectris requirit, frequens crista commodissima est.

Mensurae frequentiae opticae saepe frequentiam specificam (vel tempus) referentes in aliquo puncto requirunt. Ad laserarios angustos lineae lineae, una tantum trabes referenda est, ut satis accurate referatur. Artes heterodynae sui frequentiam obtinent referentiam adhibendo satis longum tempus morae ad ipsum experiendum, praeclare vitando cohaerentiam temporalem inter trabem initialem et propriam trabem retardatam. Ergo fibrae opticae longae de more adhibentur. Attamen, ob ambigua stabilia et acustica effecta, fibrae diuturnae additi temporis sonitus inducunt.

Cum 1/f frequentia strepitus adest, sola lineola periodum errorem plene describere non potest. Melior accessio est metiendi spectrum Fourieriani phase vel momentaneae frequentiae fluctuationes ac deinde utentem vim densitatis spectris designant; sonitus perficientur indicibus potest referenced. 1/f strepitus (vel strepitus spectri aliorum strepitus frequentiae humilis) problematum mensurae causare potest.

III. Minima laser Linewidth

Laser linewidth directe ad genus laseris refertur. Potest minimificare consilium laseris optimizing et influentiis strepitus exterioris supprimendi. Primus gradus est determinare num strepitus quantus vel classicus sonus dominatur, sicut hoc in mensuras subsequentes afficit.

Cum potestas intracavitatis alta est, cavitatis resonantis iactura humilis est et cavitas resonantis circum-iter tempus longum est, quantum strepitus (per sonitus emissionis spontanei maxime) laseris parvum ictum habet. Classicus strepitus per ambigua mechanica causari potest, quae per pacta, resonator laseris brevis, mitigari potest. Sed longitudo ambigua interdum plus valent in resonatoribus etiam brevioribus habere. Proprium mechanicum consilium potest iuncturam reducere inter radiorum laseris resonatorem et externum radios, ac etiam egisse effectus scelerisque magna. Etiam scelerisque ambigua sunt in lucro medio, per sentinam potentia fluctuationes. Ad meliorem sonum perficiendum, aliae stabilizationis activae cogitationes requiruntur, sed initio methodi practicae passivae potiores sunt. Lineae unius frequentiae laserorum solidi et laserarum fibrae in ambitu 1-2 Hz sunt, interdum etiam infra 1 kHz. Modi activum stabilizationis linewidths infra 1 kHz consequi possunt. Lineae diodi laseris de more in MHz sunt, sed ad kHz reduci possunt, exempli gratia, in cavo externo diodae laserarum, praesertim quae cum feedback opticis et cavitatibus alta praecisione referuntur.

IV. Problemata ex Angusta Linewidths oriunda

In quibusdam non est necessarium trabem angustissimum a fonte laseris;

1. Cum cohaerentia longitudo sit longa, cohaerentia effectus (ob infirmas reflexiones parasiticae) figuram trabis torquere potest. 1. In proiectione laser ostendit, effectus speculi intercedere cum qualitate superficiei.

2. Cum lux in fibris opticis activis vel passivis propagatur, lineae angustiae difficultates causare possunt ob Brillouinum discursum excitatarum. In hoc casu lineae lineae augere oportet, exempli gratia, cum frequentia laser diodae vel optici modulatoris laseris vel optici modulatoris utens modulatione currens rapide ditrahatur frequentia. Linewidth etiam in latitudine transitus opticorum (v.g., laseris vel notarum aliquarum effusio) designari solet. In transitus unius atomi vel ion stationarii, linea latitudo ad vitam superioris status energiae (propressius, vita inter civitates energiae superioris et inferioris) refertur et appellatur linea naturalis. Motus (vide Doppler dilatatio) vel commercium atomorum vel ionum lineolas dilatare potest, ut pressio dilatandi in gasorum vel phononum interactionibus in solidis instrumentis. Si diversae atomi vel iones aliter afficiuntur, non-uniformis dilatatio fieri potest.