ఇరుకైన లైన్‌విడ్త్ లేజర్‌లు

కొన్ని లేజర్ అప్లికేషన్‌లకు లేజర్ చాలా ఇరుకైన లైన్‌విడ్త్ కలిగి ఉండాలి, అంటే ఇరుకైన స్పెక్ట్రం. ఇరుకైన లైన్‌విడ్త్ లేజర్‌లు సింగిల్-ఫ్రీక్వెన్సీ లేజర్‌లను సూచిస్తాయి, అంటే, లేజర్ విలువలో ప్రతిధ్వనించే కుహరం మోడ్ ఉంది మరియు దశ శబ్దం చాలా తక్కువగా ఉంటుంది, కాబట్టి స్పెక్ట్రల్ స్వచ్ఛత చాలా ఎక్కువగా ఉంటుంది. సాధారణంగా ఇటువంటి లేజర్లు చాలా తక్కువ తీవ్రత శబ్దాన్ని కలిగి ఉంటాయి.

ఇరుకైన లైన్‌విడ్త్ లేజర్‌ల యొక్క అత్యంత ముఖ్యమైన రకాలు క్రింది విధంగా ఉన్నాయి:

1. సెమీకండక్టర్ లేజర్‌లు, పంపిణీ చేయబడిన ఫీడ్‌బ్యాక్ లేజర్ డయోడ్‌లు (DFB లేజర్‌లు) మరియు పంపిణీ చేయబడిన బ్రాగ్ రిఫ్లెక్షన్ లేజర్‌లు (DBR లేజర్‌లు), సాధారణంగా 1500 లేదా 1000nm ప్రాంతంలో ఉపయోగించబడుతుంది. సాధారణ ఆపరేటింగ్ పారామితులు పదుల మిల్లీవాట్‌ల అవుట్‌పుట్ పవర్ (కొన్నిసార్లు 100 మిల్లీవాట్ల కంటే ఎక్కువ) మరియు అనేక MHz లైన్‌విడ్త్.

2. ఇరుకైన లైన్‌విడ్త్‌లను సెమీకండక్టర్ లేజర్‌లతో పొందవచ్చు, ఉదాహరణకు నారోబ్యాండ్ ఫైబర్ బ్రాగ్ గ్రేటింగ్‌ను కలిగి ఉన్న సింగిల్-మోడ్ ఫైబర్‌తో రెసొనేటర్‌ను విస్తరించడం ద్వారా లేదా బాహ్య కేవిటీ డయోడ్ లేజర్‌ని ఉపయోగించడం ద్వారా. ఈ పద్ధతిని ఉపయోగించి, అనేక kHz లేదా 1kHz కంటే తక్కువ అల్ట్రా-ఇరుకైన లైన్‌విడ్త్ సాధించవచ్చు.

3. చిన్న పంపిణీ చేయబడిన ఫీడ్‌బ్యాక్ ఫైబర్ లేజర్‌లు (ప్రత్యేక ఫైబర్ బ్రాగ్ గ్రేటింగ్‌లతో తయారు చేయబడిన రెసొనేటర్లు) kHz పరిధిలో లైన్‌విడ్త్‌లతో పదుల మిల్లీవాట్ల అవుట్‌పుట్ పవర్‌లను ఉత్పత్తి చేయగలవు.

4. నాన్-ప్లానార్ రింగ్ రెసొనేటర్‌లతో డయోడ్-పంప్డ్ సాలిడ్-స్టేట్ బాడీ లేజర్‌లు అనేక kHz యొక్క లైన్‌విడ్త్‌ను కూడా పొందవచ్చు, అయితే అవుట్‌పుట్ పవర్ సాపేక్షంగా 1W క్రమంలో ఎక్కువగా ఉంటుంది. ఒక సాధారణ తరంగదైర్ఘ్యం 1064nm అయినప్పటికీ, 1300 లేదా 1500nm వంటి ఇతర తరంగదైర్ఘ్యం ప్రాంతాలు కూడా సాధ్యమే.

లేజర్స్ యొక్క ఇరుకైన లైన్‌విడ్త్‌ను ప్రభావితం చేసే ప్రధాన కారకాలు

చాలా ఇరుకైన రేడియేషన్ బ్యాండ్‌విడ్త్ (లైన్‌విడ్త్)తో లేజర్‌ను సాధించడానికి, లేజర్ డిజైన్‌లో ఈ క్రింది అంశాలను పరిగణించాలి:

మొదట, సింగిల్-ఫ్రీక్వెన్సీ ఆపరేషన్ సాధించాల్సిన అవసరం ఉంది. ఇది ఒక చిన్న లాభం బ్యాండ్‌విడ్త్ మరియు చిన్న లేజర్ కేవిటీ (పెద్ద ఉచిత వర్ణపట శ్రేణి ఫలితంగా) కలిగిన లాభ మాధ్యమాన్ని ఉపయోగించడం ద్వారా సులభంగా సాధించబడుతుంది. లక్ష్యం మోడ్ హోపింగ్ లేకుండా దీర్ఘకాలిక స్థిరమైన సింగిల్-ఫ్రీక్వెన్సీ ఆపరేషన్‌గా ఉండాలి.

రెండవది, బాహ్య శబ్దం యొక్క ప్రభావాన్ని తగ్గించాల్సిన అవసరం ఉంది. దీనికి స్థిరమైన రెసొనేటర్ సెటప్ (మోనోక్రోమ్) లేదా మెకానికల్ వైబ్రేషన్‌లకు వ్యతిరేకంగా ప్రత్యేక రక్షణ అవసరం. ఎలక్ట్రికల్‌గా పంప్ చేయబడిన లేజర్‌లు తక్కువ-నాయిస్ కరెంట్ లేదా వోల్టేజ్ మూలాలను ఉపయోగించాల్సి ఉంటుంది, అయితే ఆప్టికల్‌గా పంప్ చేయబడిన లేజర్‌లు పంప్ లైట్ సోర్స్‌గా తక్కువ తీవ్రత శబ్దాన్ని కలిగి ఉండాలి. అదనంగా, అన్ని అభిప్రాయ కాంతి తరంగాలను నివారించాలి, ఉదాహరణకు ఫెరడే ఐసోలేటర్‌లను ఉపయోగించడం ద్వారా. సిద్ధాంతంలో, బాహ్య శబ్దం అంతర్గత శబ్దం కంటే తక్కువ ప్రభావాన్ని కలిగి ఉంటుంది, లాభ మాధ్యమంలో ఆకస్మిక ఉద్గారాలు వంటివి. నాయిస్ ఫ్రీక్వెన్సీ ఎక్కువగా ఉన్నప్పుడు దీన్ని సాధించడం చాలా సులభం, అయితే నాయిస్ ఫ్రీక్వెన్సీ తక్కువగా ఉన్నప్పుడు లైన్‌విడ్త్‌పై ప్రభావం చాలా ముఖ్యమైనది.

మూడవది, లేజర్ శబ్దాన్ని, ముఖ్యంగా ఫేజ్ నాయిస్‌ను తగ్గించడానికి లేజర్ డిజైన్‌ను ఆప్టిమైజ్ చేయాలి. అధిక ఇంట్రాకావిటీ పవర్ మరియు లాంగ్ రెసొనేటర్లకు ప్రాధాన్యత ఇవ్వబడుతుంది, అయితే ఈ సందర్భంలో స్థిరమైన సింగిల్-ఫ్రీక్వెన్సీ ఆపరేషన్ సాధించడం చాలా కష్టం.

సిస్టమ్ ఆప్టిమైజేషన్‌కు వివిధ శబ్ద మూలాల ప్రాముఖ్యత గురించి అవగాహన అవసరం, ఎందుకంటే ఆధిపత్య శబ్ద మూలాన్ని బట్టి వేర్వేరు కొలతలు అవసరం. ఉదాహరణకు, షావ్లో-టౌన్స్ సమీకరణం ప్రకారం కనిష్టీకరించబడిన లైన్‌విడ్త్ వాస్తవ లైన్‌విడ్త్ యాంత్రిక శబ్దం ద్వారా నిర్ణయించబడినట్లయితే, వాస్తవ లైన్‌విడ్త్‌ను తప్పనిసరిగా తగ్గించదు.

నాయిస్ లక్షణాలు మరియు పనితీరు లక్షణాలు.

ఇరుకైన లైన్‌విడ్త్ లేజర్‌ల శబ్ద లక్షణాలు మరియు పనితీరు కొలమానాలు రెండూ చిన్నవిషయాలు. ఎంట్రీ లైన్‌విడ్త్‌లో వివిధ కొలత పద్ధతులు చర్చించబడ్డాయి, ముఖ్యంగా కొన్ని kHz లేదా అంతకంటే తక్కువ లైన్‌విడ్త్‌లు డిమాండ్ చేస్తున్నాయి. అదనంగా, లైన్‌విడ్త్ విలువను పరిగణనలోకి తీసుకోవడం మాత్రమే అన్ని శబ్ద లక్షణాలను ఇవ్వదు; పూర్తి ఫేజ్ నాయిస్ స్పెక్ట్రమ్, అలాగే రిలేటివ్ ఇంటెన్సిటీ నాయిస్ సమాచారం ఇవ్వడం అవసరం. లైన్‌విడ్త్ విలువ కనీసం కొలత సమయం లేదా దీర్ఘకాలిక ఫ్రీక్వెన్సీ డ్రిఫ్ట్‌ను పరిగణనలోకి తీసుకునే ఇతర సమాచారంతో కలపాలి.

వాస్తవానికి, వేర్వేరు అప్లికేషన్‌లు వేర్వేరు అవసరాలను కలిగి ఉంటాయి మరియు విభిన్న వాస్తవ పరిస్థితులలో ఏ స్థాయి శబ్ద పనితీరు సూచికను పరిగణించాలి.

నారో లైన్‌విడ్త్ లేజర్‌ల అప్లికేషన్‌లు

1. పీడనం లేదా ఉష్ణోగ్రత ఫైబర్ ఆప్టిక్ సెన్సార్‌లు, వివిధ ఇంటర్‌ఫెరోమీటర్ సెన్సింగ్, గ్యాస్‌ను గుర్తించడానికి మరియు ట్రాక్ చేయడానికి వివిధ శోషణ LIDARని ఉపయోగించడం మరియు గాలి వేగాన్ని కొలవడానికి డాప్లర్ LIDAR ఉపయోగించడం వంటి సెన్సింగ్ రంగంలో చాలా ముఖ్యమైన అప్లికేషన్. కొన్ని ఫైబర్ ఆప్టిక్ సెన్సార్‌లకు అనేక kHz యొక్క లేజర్ లైన్‌విడ్త్ అవసరం, అయితే LIDAT కొలతలలో, 100kHz లైన్‌విడ్త్ సరిపోతుంది.

2. ఆప్టికల్ ఫ్రీక్వెన్సీ కొలతలకు చాలా ఇరుకైన సోర్స్ లైన్‌విడ్త్‌లు అవసరం, వీటిని సాధించడానికి స్థిరీకరణ పద్ధతులు అవసరం.

3. ఆప్టికల్ ఫైబర్ కమ్యూనికేషన్ సిస్టమ్‌లు లైన్ వెడల్పుపై సాపేక్షంగా వదులుగా ఉండే అవసరాలను కలిగి ఉంటాయి మరియు వీటిని ప్రధానంగా ట్రాన్స్‌మిటర్‌లు లేదా గుర్తింపు లేదా కొలత కోసం ఉపయోగిస్తారు.