సింగిల్-ఫ్రీక్వెన్సీ ఫైబర్ లేజర్‌ల లైన్‌విడ్త్ లక్షణాలు

సింగిల్-ఫ్రీక్వెన్సీ ఫైబర్ లేజర్‌లు చాలా ఇరుకైన పరిమితి లైన్‌విడ్త్‌ను కలిగి ఉంటాయి మరియు వాటి స్పెక్ట్రల్ లైన్ ఆకారం లోరెంజ్ రకం, ఇది సింగిల్-ఫ్రీక్వెన్సీ సెమీకండక్టర్ల నుండి గణనీయంగా భిన్నంగా ఉంటుంది. కారణం ఏమిటంటే, సింగిల్-ఫ్రీక్వెన్సీ ఫైబర్ లేజర్‌లు ఎక్కువ లేజర్ రెసొనెంట్ కావిటీలను కలిగి ఉంటాయి మరియు కుహరంలో ఎక్కువ ఫోటాన్ జీవితకాలం ఉంటాయి. దీని అర్థం సింగిల్-ఫ్రీక్వెన్సీ ఫైబర్ లేజర్‌లు సింగిల్-ఫ్రీక్వెన్సీ సెమీకండక్టర్ లేజర్‌ల కంటే తక్కువ ఫేజ్ శబ్దం మరియు ఫ్రీక్వెన్సీ శబ్దాన్ని కలిగి ఉంటాయి.

సింగిల్-ఫ్రీక్వెన్సీ ఫైబర్ లేజర్‌ల లైన్‌విడ్త్ పరీక్ష ఫలితాలు ఏకీకరణ సమయానికి సంబంధించినవి. ఈ ఏకీకరణ సమయం తరచుగా అర్థం చేసుకోవడం కష్టం. వాస్తవానికి, సింగిల్-ఫ్రీక్వెన్సీ ఫైబర్ లేజర్‌ను "పరిశీలించి మరియు పరీక్షించడానికి" ఇది సమయం అని అర్థం చేసుకోవచ్చు. ఈ సమయంలో, లైన్‌విడ్త్‌ను లెక్కించడానికి ఫ్రీక్వెన్సీని కొట్టడం ద్వారా మేము స్పెక్ట్రమ్ దశ శబ్దాన్ని కొలుస్తాము. హెటెరోడైన్ నాన్-ఈక్విలిబ్రియం M-Z ఇంటర్‌ఫెరోమీటర్‌ను ఉదాహరణగా తీసుకుంటే, ఆలస్యం ఫైబర్ యొక్క పొడవు 50km, సింగిల్-మోడ్ ఫైబర్ కోర్ యొక్క వక్రీభవన సూచిక 1.5గా భావించబడుతుంది మరియు శూన్యంలో కాంతి వేగం 3x108 మీటర్లు/సెకను, అప్పుడు సింగిల్-మోడ్ ఫైబర్‌లోని కాంతి ప్రతి 1 మీటరు ప్రసారానికి దాదాపు 4.8ns ఆలస్యం ఉత్పత్తి అవుతుంది, ఇది 50km ఆప్టికల్ ఫైబర్ తర్వాత 240us ఆలస్యంతో సమానం.

పరీక్షించాల్సిన సింగిల్-ఫ్రీక్వెన్సీ లేజర్ 1:1 ఆప్టికల్ స్ప్లిటర్‌ను దాటిన తర్వాత సరిగ్గా ఒకే లక్షణాలతో రెండు క్లోన్‌లుగా మారుతుందని ఊహించుకుందాం. క్లోన్‌లలో ఒకటి మరొకదాని కంటే 240US ఎక్కువ నడుస్తుంది. రెండు క్లోన్‌లు రెండవ 1:1 గుండా వెళుతున్నప్పుడు ఆప్టికల్ కప్లర్ కలిపినప్పుడు, 240us ఎక్కువసేపు నడిచే క్లోన్ ఫేజ్ శబ్దాన్ని కలిగి ఉంటుంది. దశ శబ్దం యొక్క ప్రభావం కారణంగా, పునఃసంయోగం తర్వాత సింగిల్-ఫ్రీక్వెన్సీ లేజర్ ప్రారంభించడానికి ముందు స్థితితో పోలిస్తే స్పెక్ట్రంలో నిర్దిష్ట వెడల్పును కలిగి ఉంటుంది. మరింత వృత్తిపరంగా చెప్పాలంటే, ఈ ప్రక్రియను ఫేజ్ నాయిస్ మాడ్యులేషన్ అంటారు. మాడ్యులేషన్ వల్ల కలిగే విస్తరణ డబుల్ సైడ్‌బ్యాండ్ అయినందున, దశ నాయిస్ స్పెక్ట్రమ్ వెడల్పు కొలవవలసిన సింగిల్-ఫ్రీక్వెన్సీ లేజర్ లైన్ వెడల్పు కంటే రెండింతలు ఉంటుంది. స్పెక్ట్రమ్‌పై విస్తృతమైన స్పెక్ట్రం వెడల్పును లెక్కించడానికి, ఏకీకరణ అవసరం, కాబట్టి ఈ సమయాన్ని ఏకీకరణ సమయం అంటారు.

పై వివరణ ద్వారా, "ఇంటిగ్రేషన్ సమయం" మరియు సింగిల్-ఫ్రీక్వెన్సీ ఫైబర్ లేజర్ యొక్క కొలిచిన లైన్‌విడ్త్ మధ్య తప్పనిసరిగా సంబంధం ఉందని మనం అర్థం చేసుకోవచ్చు. "ఇంటిగ్రేషన్ సమయం" ఎంత తక్కువగా ఉంటే, క్లోన్ వల్ల వచ్చే ఫేజ్ నాయిస్ ప్రభావం తక్కువగా ఉంటుంది మరియు సింగిల్-ఫ్రీక్వెన్సీ ఫైబర్ లేజర్ యొక్క కొలత లైన్‌విడ్త్ అంత తక్కువగా ఉంటుంది.

మరొక కోణం నుండి అర్థం చేసుకోవడానికి, లైన్ వెడల్పు ఏమి వివరిస్తుంది? సింగిల్-ఫ్రీక్వెన్సీ లేజర్ యొక్క ఫ్రీక్వెన్సీ నాయిస్ మరియు ఫేజ్ నాయిస్. ఈ శబ్దాలు ఎల్లప్పుడూ ఉనికిలో ఉంటాయి మరియు అవి ఎక్కువ కాలం పేరుకుపోతే, శబ్దం మరింత స్పష్టంగా కనిపిస్తుంది. అందువల్ల, సింగిల్-ఫ్రీక్వెన్సీ ఫైబర్ లేజర్ యొక్క ఫ్రీక్వెన్సీ నాయిస్ మరియు ఫేజ్ నాయిస్ యొక్క "పరిశీలన పరీక్ష" ఎక్కువ సమయం తీసుకుంటే, కొలవబడిన లైన్‌విడ్త్ అంత ఎక్కువగా ఉంటుంది. వాస్తవానికి, ఇక్కడ పేర్కొన్న సమయం నానోసెకన్లు, మైక్రోసెకన్లు, మిల్లీసెకన్లు లేదా రెండవ స్థాయి వరకు చాలా తక్కువగా ఉంటుంది. యాదృచ్ఛిక శబ్దాన్ని పరీక్షించడం మరియు కొలిచేందుకు ఇది సాధారణ జ్ఞానం.

సింగిల్-ఫ్రీక్వెన్సీ ఫైబర్ లేజర్ యొక్క స్పెక్ట్రమ్ లైన్‌విడ్త్ ఇరుకైనది, టైమ్ డొమైన్‌లోని స్పెక్ట్రం చాలా ఎక్కువ సైడ్ మోడ్ సప్రెషన్ రేషియో (SMSR)తో క్లీనర్ మరియు మరింత అందంగా ఉంటుంది మరియు దీనికి విరుద్ధంగా ఉంటుంది. లైన్‌విడ్త్ టెస్టింగ్ పరిస్థితులు అందుబాటులో లేనప్పుడు ఈ పాయింట్‌ను మాస్టరింగ్ చేయడం ద్వారా సింగిల్-ఫ్రీక్వెన్సీ లేజర్‌ల సింగిల్-ఫ్రీక్వెన్సీ పనితీరును నిర్ణయించవచ్చు. వాస్తవానికి, స్పెక్ట్రోమీటర్ (OSA) యొక్క సాంకేతిక సూత్రాలు మరియు రిజల్యూషన్ పరిమితుల కారణంగా, సింగిల్-ఫ్రీక్వెన్సీ ఫైబర్ లేజర్‌ల స్పెక్ట్రం దాని పనితీరును పరిమాణాత్మకంగా లేదా ఖచ్చితంగా ప్రతిబింబించదు. దశ శబ్దం మరియు ఫ్రీక్వెన్సీ శబ్దం యొక్క తీర్పు చాలా కఠినమైనది మరియు కొన్నిసార్లు తప్పు ఫలితాలకు దారి తీస్తుంది.

సింగిల్-ఫ్రీక్వెన్సీ సెమీకండక్టర్ లేజర్‌ల యొక్క వాస్తవ లైన్‌విడ్త్ సాధారణంగా సింగిల్-ఫ్రీక్వెన్సీ ఫైబర్ లేజర్‌ల కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది. కొంతమంది తయారీదారులు సింగిల్-ఫ్రీక్వెన్సీ సెమీకండక్టర్ లేజర్‌ల లైన్‌విడ్త్ సూచికలను చాలా అందంగా ముందుకు తెచ్చినప్పటికీ, వాస్తవ పరీక్షలు సింగిల్-ఫ్రీక్వెన్సీ సెమీకండక్టర్ లేజర్‌ల పరిమితి లైన్‌విడ్త్ సింగిల్-ఫ్రీక్వెన్సీ సెమీకండక్టర్ లేజర్‌ల కంటే ఎక్కువగా ఉన్నాయని చూపుతున్నాయి. ఫ్రీక్వెన్సీ ఫైబర్ లేజర్ తప్పనిసరిగా వెడల్పుగా ఉండాలి మరియు దాని ఫ్రీక్వెన్సీ నాయిస్ మరియు ఫేజ్ నాయిస్ సూచికలు కూడా పేలవంగా ఉండాలి, ఇది సింగిల్-ఫ్రీక్వెన్సీ లేజర్ రెసొనెంట్ కేవిటీ యొక్క నిర్మాణం మరియు పొడవు ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది. వాస్తవానికి, నిరంతరం అభివృద్ధి చెందుతున్న సింగిల్-ఫ్రీక్వెన్సీ సెమీకండక్టర్ సాంకేతికత బాహ్య కుహరం యొక్క పొడవును బాగా పెంచడం, ఫోటాన్ జీవితకాలం పొడిగించడం, దశను నియంత్రించడం మరియు థ్రెషోల్డ్‌ను పెంచడం ద్వారా దశ శబ్దాన్ని అణిచివేసేందుకు మరియు సింగిల్-ఫ్రీక్వెన్సీ సెమీకండక్టర్ లేజర్‌ల లైన్‌విడ్త్‌ను తగ్గించడం కొనసాగిస్తుంది. రెసొనేటర్‌లో స్టాండింగ్ వేవ్ పరిస్థితులు ఏర్పడటం.