Caracterización de Emisiones láser infrarrojo lejano y la medición de sus frecuencias

Michael Jackson; Lyndon R. Zink

doi:10.3791/53399

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Artículo de método

Caracterización de Emisiones láser infrarrojo lejano y la medición de sus frecuencias

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DOI:

10.3791/53399

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18 de diciembre de 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

En este artículo

Resumen

Describimos la generación de radiación infrarroja lejana utilizando un láser molecular bombeado ópticamente junto con la medición de sus frecuencias con técnicas heterodinas. El sistema experimental y las técnicas se demuestran utilizando difluorometano (CH₂F₂) como medio láser, cuyos resultados incluyen tres nuevas emisiones láser y ocho frecuencias láser medidas.

Resumen

La generación y la posterior medición de la radiación de infrarrojo lejano ha encontrado numerosas aplicaciones en alta resolución de la espectroscopia, la radioastronomía y las imágenes Terahertz. Durante unos 45 años, la generación de radiación coherente, de infrarrojo lejano se ha logrado usando el láser bombeado ópticamente molecular. Una vez que se detecta la radiación láser de infrarrojo lejano, las frecuencias de estas emisiones láser se miden utilizando una técnica heterodina de tres láser. Con esta técnica, la frecuencia desconocido del láser bombeado ópticamente molecular se mezcla con la diferencia de frecuencia entre dos frecuencias de referencia, infrarrojos estabilizadas. Estas frecuencias de referencia son generados por los láseres de dióxido de carbono independientes, cada uno estabilizado utilizando la señal de fluorescencia de una, célula de referencia de baja presión externa. El ritmo resultante entre las frecuencias de láser conocidos y desconocidos se controla mediante un punto de contacto detector de diodo metal-aislante-metal cuya salida se observa en un specanalizador trum. La frecuencia de batido entre estas emisiones láser se mide y se combina con las frecuencias de referencia conocidos para extrapolar la frecuencia del láser de infrarrojo lejano desconocido posteriormente. El sigma-incertidumbre fraccionada resultante para frecuencias láser medido con esta técnica es de ± 5 partes en 10 ^7. Determinar con precisión la frecuencia de las emisiones de láser de infrarrojo lejano es crítico ya que se utilizan a menudo como una referencia para otras mediciones, como en el alto investigaciones espectroscópicas -Resolución de radicales libres utilizando resonancia magnética láser. Como parte de esta investigación, difluorometano, CH _{2 F} _2, fue utilizado como el medio de láser infrarrojo lejano. En total, se midieron ocho frecuencias láser de infrarrojo lejano para la primera vez con frecuencias que van desde 0,359 a 1.273 THz. Tres de estas emisiones láser fueron descubiertos durante esta investigación y se reportan con su presión óptima de funcionamiento, la polarización con respecto a las emisiones de CO ₂

Introducción

La medición de frecuencias láser infrarrojo lejano se realizó por primera vez por Hocker y compañeros de trabajo en 1967. Se midió las frecuencias para los 311 y 337 m de las emisiones de la descarga directa de láser cianuro de hidrógeno mezclándolos con altos armónicos de orden de una señal de microondas en un diodo de silicio ^1. Para medir las frecuencias más altas, una cadena de láser y dispositivos de mezcla de armónicos se utiliza para generar los armónicos ^láser 2. Eventualmente de dos estabilizada de dióxido de carbono (CO ₂₎ láseres fueron elegidos para sintetizar la diferencia necesaria frecuencias de ^3,4. Hoy en d....