Charakterisierung von Fern-Infrarot-Laseremissionen und die Messung ihrer Frequenzen

Michael Jackson; Lyndon R. Zink

doi:10.3791/53399

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Methodenartikel

Charakterisierung von Fern-Infrarot-Laseremissionen und die Messung ihrer Frequenzen

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DOI:

10.3791/53399

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18. Dezember 2015

Michael Jackson¹^,³ , Lyndon R. Zink²

¹Department of Physics, Central Washington University, ²Department of Physics, University of Wisconsin-La Crosse, ³College of Science and Technology, Millersville University

In diesem Artikel

Zusammenfassung

Wir beschreiben die Erzeugung von ferninfraroter Strahlung mit einem optisch gepumpten molekularen Laser zusammen mit der Messung ihrer Frequenzen mit Heterodyn-Techniken. Das experimentelle System und die Techniken werden unter Verwendung von Difluormethan (CH₂F₂) als Lasermedium demonstriert, dessen Ergebnisse drei neue Laseremissionen und acht gemessene Laserfrequenzen umfassen.

Zusammenfassung

Die Erzeugung und anschließende Messung der Fern-Infrarot-Strahlung hat eine Vielzahl von Anwendungen in der hochauflösenden Spektroskopie, Radioastronomie und Terahertz-Bildgebung gefunden. Für etwa 45 Jahren ist die Erzeugung kohärenter, Strahlung im fernen Infrarot mit der optisch gepumpte Moleküllaser erreicht worden. Einmal im fernen Infrarot-Laserstrahlung erfaßt wird, werden die Frequenzen dieser Laseremissionen unter Verwendung eines Drei-Laser-Heterodyn-Technik gemessen. Mit dieser Technik ist die unbekannte Frequenz aus dem optisch gepumpte Moleküllaser gemischt mit der Differenzfrequenz zwischen zwei stabilisierten, Infrarotreferenzfrequenzen. Diese Referenzfrequenzen werden von unabhängigen Kohlendioxidlaser erzeugt wird, stabilisiert die jeweils mit dem Fluoreszenzsignal von einer externen Niederdruck-Referenzzelle. Das resultierende Takt zwischen den bekannten und unbekannten Laserfrequenzen wird durch ein Metall-Isolator-Metall-Punktdiodendetektor, dessen Ausgang auf einem spec beobachtet überwachttrum-Analysator. Die Schwebungsfrequenz zwischen diesen Laseremissionen wird anschließend gemessen und mit den bekannten Referenzfrequenz, um den unbekannten fernen Infrarotlaserfrequenz zu extrapolieren. Das resultierende eint Sigma Fractional Unsicherheit für Laserfrequenzen mit dieser Technik gemessen wird, ist ± 5 Teile in ^{10. 7} die genaue Bestimmung der Frequenz des fernen Infrarotlaserstrahlung ist kritisch, da sie häufig als eine Referenz für andere Messungen verwendet werden, wie in der Hoch -Auflösung spektroskopische Untersuchungen von freien Radikalen mit Laser-Magnet-Resonanz. Im Rahmen dieser Untersuchung Difluormethan CH _{₂ F 2,} wurde als das im fernen Infrarot-Lasermedium verwendet. Insgesamt wurden acht Ferninfrarot-Laserfrequenzen für die erste Zeit mit Frequenzen im Bereich von 0,359 bis 1,273 THz gemessen. Drei dieser Laseremissionen wurden während dieser Untersuchung festgestellt wurden, und sind mit ihrem optimalen Betriebsdruck, der Polarisation in Bezug auf den _CO 2 berichtet

Einleitung

Die Messung des fernen Infrarotlaserfrequenzen wurde zuerst von Hocker geführt und Mitarbeiter 1967 Sie maßen die Frequenzen für die 311 und 337 & mgr; m-Emissionen aus dem Direktentladung Cyanwasserstoff Laser durch Mischen mit hohen Harmonischen eines Mikrowellensignals in einer ^{Siliziumdiode} 1. Um höhere Frequenzen zu messen, wurden eine Kette von Lasern und harmonische Mischvorrichtungen verwendet, um die Laser Harmonischen ² zu erzeugen. Schließlich zwei stabilisierten Kohlendioxid _(CO 2) -Laser wurden so gewählt, synthetisieren die notwendige Differenzfrequenzen ^3,4. Heute können Fern-Infrarot-Laser-Frequenzen bis 4 T....