Linewidth ລັກສະນະຂອງເລເຊີເສັ້ນໄຍຄວາມຖີ່ດຽວ

lasers ເສັ້ນໄຍຄວາມຖີ່ດຽວມີເສັ້ນຂອບເຂດຈໍາກັດແຄບຫຼາຍ, ແລະຮູບຮ່າງຂອງເສັ້ນ spectral ຂອງມັນແມ່ນປະເພດ Lorentz, ເຊິ່ງແຕກຕ່າງກັນຢ່າງຫຼວງຫຼາຍຈາກ semiconductors ຄວາມຖີ່ດຽວ. ເຫດຜົນແມ່ນວ່າ lasers ເສັ້ນໄຍຄວາມຖີ່ດຽວມີ laser resonant ຢູ່ຕາມໂກນຍາວແລະອາຍຸການ photon ຕໍ່ໄປອີກແລ້ວຢູ່ໃນຢູ່ຕາມໂກນ. ນີ້ຫມາຍຄວາມວ່າເລເຊີເສັ້ນໄຍຄວາມຖີ່ດຽວມີສຽງລົບກວນໄລຍະແລະຄວາມຖີ່ຕ່ໍາກວ່າເລເຊີ semiconductor ຄວາມຖີ່ດຽວ.

ຜົນໄດ້ຮັບການທົດສອບ linewidth ຂອງ lasers ເສັ້ນໄຍຄວາມຖີ່ດຽວແມ່ນກ່ຽວຂ້ອງກັບເວລາປະສົມປະສານ. ເວລາປະສົມປະສານນີ້ມັກຈະເຂົ້າໃຈຍາກ. ໃນຄວາມເປັນຈິງ, ມັນສາມາດເຂົ້າໃຈໄດ້ງ່າຍໆວ່າເວລາທີ່ຈະ "ສັງເກດແລະທົດສອບ" ເລເຊີເສັ້ນໄຍຄວາມຖີ່ດຽວ. ໃນລະຫວ່າງເວລານີ້, ພວກເຮົາວັດແທກສຽງລົບກວນໄລຍະ spectrum ໂດຍການຕີຄວາມຖີ່ໃນການຄິດໄລ່ linewidth. ເອົາເຄື່ອງວັດຄວາມສົມດຸນຂອງ heterodyne M-Z interferometer ເປັນຕົວຢ່າງ, ຄວາມຍາວຂອງເສັ້ນໄຍຊັກຊ້າແມ່ນ 50 ກິໂລແມັດ, ດັດຊະນີສະທ້ອນຂອງແກນເສັ້ນໄຍຮູບແບບດຽວແມ່ນສົມມຸດວ່າແມ່ນ 1.5, ແລະຄວາມໄວຂອງແສງສະຫວ່າງໃນສູນຍາກາດແມ່ນ 3x108 ແມັດ / ວິນາທີ, ຫຼັງຈາກນັ້ນ, ແສງສະຫວ່າງໃນເສັ້ນໄຍຮູບແບບດຽວ A ຄວາມລ່າຊ້າປະມານ 4.8ns ແມ່ນຖືກສ້າງຂຶ້ນສໍາລັບທຸກໆ 1 ແມັດຂອງການສົ່ງ, ເຊິ່ງເທົ່າກັບຄວາມລ່າຊ້າຂອງ 240us ຫຼັງຈາກ 50 ກິໂລແມັດຂອງເສັ້ນໄຍ optical.

ໃຫ້ພວກເຮົາຈິນຕະນາການວ່າເລເຊີຄວາມຖີ່ດຽວທີ່ຈະທົດສອບກາຍເປັນສອງໂຄນທີ່ມີລັກສະນະດຽວກັນຢ່າງແທ້ຈິງຫຼັງຈາກຜ່ານຕົວແຍກ optical 1: 1. ຫນຶ່ງຂອງ clones ແລ່ນ 240us ຍາວກ່ວາອື່ນໆ. ໃນເວລາທີ່ທັງສອງ clones ຜ່ານສອງ 1 :1 ໃນເວລາທີ່ coupler optical ໄດ້ຖືກລວມເຂົ້າກັນ, clone ທີ່ແລ່ນ 240us ຕໍ່ໄປອີກແລ້ວຈະພາສິ່ງລົບກວນໄລຍະ. ເນື່ອງຈາກອິດທິພົນຂອງສິ່ງລົບກວນໄລຍະ, ເລເຊີຄວາມຖີ່ດຽວຫຼັງຈາກ recombination ມີຄວາມກວ້າງທີ່ແນ່ນອນໃນ spectrum ເມື່ອທຽບກັບລັດກ່ອນທີ່ຈະເລີ່ມຕົ້ນ. ເພື່ອເຮັດໃຫ້ມັນເປັນມືອາຊີບຫຼາຍ, ຂະບວນການນີ້ເອີ້ນວ່າໄລຍະການປັບສຽງລົບກວນ. ເນື່ອງຈາກວ່າການຂະຫຍາຍທີ່ເກີດຈາກການ modulation ແມ່ນ double sideband, ຄວາມກວ້າງຂອງສຽງລົບກວນໄລຍະແມ່ນສອງເທົ່າຂອງຄວາມກວ້າງຂອງເສັ້ນຂອງເລເຊີຄວາມຖີ່ດຽວທີ່ຈະວັດແທກ. ເພື່ອຄິດໄລ່ຄວາມກວ້າງຂອງ spectrum ທີ່ກວ້າງຂວາງໃນ spectrum, ການເຊື່ອມໂຍງແມ່ນຈໍາເປັນ, ດັ່ງນັ້ນເວລານີ້ເອີ້ນວ່າເວລາປະສົມປະສານ.

ໂດຍຜ່ານຄໍາອະທິບາຍຂ້າງເທິງ, ພວກເຮົາສາມາດເຂົ້າໃຈໄດ້ວ່າຕ້ອງມີຄວາມສໍາພັນລະຫວ່າງ "ເວລາປະສົມປະສານ" ແລະການວັດແທກ linewidth ຂອງເລເຊີເສັ້ນໄຍຄວາມຖີ່ດຽວ. "ເວລາປະສົມປະສານ" ສັ້ນກວ່າ, ຜົນກະທົບຂອງສິ່ງລົບກວນໄລຍະທີ່ເກີດຈາກ clone ແມ່ນນ້ອຍກວ່າ, ແລະເສັ້ນຄວາມກວ້າງຂອງການວັດແທກຂອງເລເຊີເສັ້ນໄຍຄວາມຖີ່ດຽວແມ່ນແຄບລົງ.

ເພື່ອເຂົ້າໃຈມັນຈາກມຸມອື່ນ, ຄວາມກວ້າງຂອງເສັ້ນອະທິບາຍແນວໃດ? ແມ່ນສິ່ງລົບກວນຄວາມຖີ່ ແລະສິ່ງລົບກວນໄລຍະຂອງເລເຊີຄວາມຖີ່ດຽວ. ສຽງດັງເຫຼົ່ານີ້ເອງມີຢູ່ສະເໝີ, ແລະເມື່ອພວກມັນສະສົມດົນຂຶ້ນ, ສຽງລົບກວນຈະເຫັນໄດ້ຊັດເຈນຂຶ້ນ. ເພາະສະນັ້ນ, "ການທົດສອບການສັງເກດການ" ຕໍ່ໄປອີກແລ້ວຂອງສິ່ງລົບກວນຄວາມຖີ່ແລະສຽງໄລຍະຂອງເລເຊີເສັ້ນໄຍຄວາມຖີ່ດຽວໃຊ້ເວລາ, ຄວາມຖີ່ຂອງ linewidth ວັດແທກຈະຫຼາຍ. ແນ່ນອນ, ເວລາທີ່ໄດ້ກ່າວມານີ້ແມ່ນສັ້ນຫຼາຍ, ເຊັ່ນ nanoseconds, microseconds, milliseconds, ຫຼືເຖິງລະດັບທີສອງ. ນີ້ແມ່ນຄວາມຮູ້ສຶກທົ່ວໄປໃນການທົດສອບແລະການວັດແທກສຽງສຸ່ມ.

ຄວາມກວ້າງຂອງເສັ້ນ spectrum ແຄບກວ່າຂອງເລເຊີເສັ້ນໄຍຄວາມຖີ່ດຽວ, spectrum ທີ່ສະອາດແລະສວຍງາມກວ່າໃນໂດເມນເວລາຈະເປັນ, ອັດຕາສ່ວນການສະກັດກັ້ນຮູບແບບຂ້າງຄຽງສູງທີ່ສຸດ (SMSR), ແລະໃນທາງກັບກັນ. Mastering ຈຸດນີ້ສາມາດກໍານົດການປະຕິບັດຄວາມຖີ່ດຽວຂອງເລເຊີຄວາມຖີ່ດຽວໃນເວລາທີ່ເງື່ອນໄຂການທົດສອບ linewidth ບໍ່ສາມາດໃຊ້ໄດ້. ແນ່ນອນ, ເນື່ອງຈາກຫຼັກການດ້ານວິຊາການແລະຂໍ້ຈໍາກັດການແກ້ໄຂຂອງ spectrometer (OSA), spectrum ຂອງ lasers ເສັ້ນໄຍຄວາມຖີ່ດຽວບໍ່ສາມາດສະທ້ອນເຖິງປະລິມານຫຼືຢ່າງຖືກຕ້ອງ. ການຕັດສິນຂອງສິ່ງລົບກວນໄລຍະແລະຄວາມຖີ່ແມ່ນຂ້ອນຂ້າງຫຍາບຄາຍແລະບາງຄັ້ງເຮັດໃຫ້ຜົນໄດ້ຮັບທີ່ຜິດພາດ.

linewidth ຕົວຈິງຂອງເລເຊີ semiconductor ຄວາມຖີ່ດຽວໂດຍທົ່ວໄປແມ່ນສູງກວ່າເລເຊີເສັ້ນໄຍຄວາມຖີ່ດຽວ. ເຖິງແມ່ນວ່າຜູ້ຜະລິດບາງຄົນວາງຕົວຊີ້ວັດ linewidth ຂອງເລເຊີ semiconductor ຄວາມຖີ່ດຽວຢ່າງສວຍງາມ, ການທົດສອບຕົວຈິງສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າເສັ້ນຂອບເຂດຈໍາກັດຂອງເລເຊີ semiconductor ຄວາມຖີ່ດຽວແມ່ນສູງກວ່າເລເຊີ semiconductor ຄວາມຖີ່ດຽວ. ຄວາມຖີ່ຂອງເລເຊີເສັ້ນໄຍຕ້ອງມີຄວາມກວ້າງ, ແລະຄວາມຖີ່ຂອງຕົວຊີ້ວັດຄວາມຖີ່ຂອງສິ່ງລົບກວນຂອງມັນຍັງຕ້ອງບໍ່ດີ, ເຊິ່ງຖືກກໍານົດໂດຍໂຄງສ້າງແລະຄວາມຍາວຂອງຄວາມຖີ່ເລເຊີ resonant ຢູ່ຕາມໂກນ. ແນ່ນອນ, ເທກໂນໂລຍີ semiconductor ຄວາມຖີ່ດຽວທີ່ພັດທະນາຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງສືບຕໍ່ສະກັດກັ້ນສຽງລົບກວນໄລຍະແລະແຄບເສັ້ນສາຍຂອງເລເຊີ semiconductor ຄວາມຖີ່ດຽວໂດຍການເພີ່ມຄວາມຍາວຂອງຮູພາຍນອກຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ, ຍືດອາຍຸຂອງ photon, ຄວບຄຸມໄລຍະ, ແລະເພີ່ມຂອບເຂດສໍາລັບ. ການສ້າງຕັ້ງຂອງສະພາບຄື້ນຢືນຢູ່ໃນ resonator ໄດ້.