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

El objetivo general de este procedimiento es generar radiación láser infrarroja lejana y medir las frecuencias de las remisiones láser generadas utilizando una técnica heterodina de tres láseres. Esto se logra enviando primero radiación láser de dióxido de carbono a una cavidad láser de infrarrojo lejano. El segundo paso es variar los parámetros de funcionamiento de ambas cavidades láser para generar radiación láser infrarroja lejana y observar la radiación detectada mediante un osciloscopio.

A continuación, la radiación infrarroja lejana se mezcla con dos frecuencias láser de dióxido de carbono de referencia. A continuación, se identifica la frecuencia de batido resultante. El paso final es medir múltiples frecuencias de batido para calcular la frecuencia del láser infrarrojo lejano.

En última instancia, durante esta investigación, se utiliza la técnica de tres láseres heterodinos para medir ocho frecuencias de láser de infrarrojo lejano generadas por el metano Diora. Sin embargo, por primera vez, los resultados de este método pueden proporcionar información sobre la espectroscopia de la molécula láser. También se puede aplicar a sistemas que requieren frecuencias precisas, como espectroscopía de alta resolución, radioastronomía e imágenes de terahercios.

Prepárese para trabajar con radiación láser potencialmente dañina usando la protección ocular adecuada. Esta parte del protocolo utilizará un láser de dióxido de carbono y una cavidad láser de infrarrojo lejano de cobre pulido. Este esquema proporciona una visión general de cómo se disponen los dos.

El láser de dióxido de carbono bombeará la cavidad del láser infrarrojo lejano, que se llenará con metano diluido. Para este experimento, la salida del láser infrarrojo lejano se detectará con un detector DDE de contacto de punto metálico aislante metálico. Comience trabajando con el láser de dióxido de carbono configurado para una transición láser deseada aquí, nueve R dos ocho.

Coloque un tope de haz en la salida del láser. Ahora gire el dial micrómetro del láser para maximizar la intensidad del haz en el tope del haz. Además, ajuste la inclinación de la gradación del láser para lograr la máxima intensidad.

Continúe ajustando el micrómetro DIO y la clasificación hasta que la potencia de salida del láser de dióxido de carbono parezca optimizada. Cuando haya terminado, retire el tope de la viga de la ruta. A continuación, encienda y alinee un cortador óptico en la trayectoria del haz del láser de la bomba.

Próximo comienzo. Para preparar la cavidad del láser de infrarrojo lejano, abra la válvula del cilindro de di fluoro metano para introducirlo como medio en la cavidad. Ajuste la válvula dosificadora en la línea de entrada para que se logre una presión de aproximadamente 10 pascales o 75 milit de recorrido.

Continúe para ajustar el espejo de acoplamiento de salida de la cavidad. Utilice una varilla externa conectada al espejo para establecer la posición del espejo aproximadamente a un centímetro del centro de la cavidad, según se lee en la escala calibrada. A continuación, asegúrese de que la salida del detector esté conectada a un osciloscopio.

A continuación, prepárese para buscar radiación láser de infrarrojo lejano en la cavidad del infrarrojo lejano. Utilice el dial micrómetro calibrado para ajustar el espejo láser móvil en el interior. Controle simultáneamente el voltaje aplicado al transductor eléctrico pizo láser de dióxido de carbono para ajustar la frecuencia del láser.

Cuando se encuentra una emisión láser, la forma de onda del osciloscopio pasará de ser plana y representar que no hay emisión a una forma de onda cuadrada. Representando la presencia de una remisión láser de infrarrojo lejano, la potencia de la señal debe optimizarse antes de continuar. A continuación, registre la posición del modo de cavidad particular en el dial del micrómetro.

Gire el dial del micrómetro en el sentido de las agujas del reloj para encontrar el siguiente modo. Observe cómo la traza del osciloscopio se vuelve plana. A continuación, muestra otra onda cuadrada.

Continúe girando el dial en el sentido de las agujas del reloj hasta que se hayan encontrado un total de 21 modos. Registre la posición final del dial y utilícelo para encontrar la longitud de onda de la emisión. Para determinar las frecuencias del láser infrarrojo lejano, utilice dos láseres de referencia de dióxido de carbono.

Este esquema representa la configuración completa con los dos láseres de referencia, el láser de bomba y la cavidad del infrarrojo lejano. La configuración es para una técnica heterodina de tres láseres, y los dos láseres de referencia están configurados, por lo que su diferencia de frecuencia está dentro de varios gigahercios de la frecuencia infrarroja lejana calculada a partir de la longitud de onda medida. Comience con un tope de haz en la trayectoria de colina de los láseres de referencia.

Trabaje con la salida de un láser de referencia y mídalo con un medidor de potencia. Mueva lentamente el micrómetro del láser mientras observa la lectura de potencia y ajústelo a la posición correspondiente a la potencia máxima. Una vez colocado, use una llave Allen para realizar ajustes finos cambiando la inclinación de la clasificación.

Itere entre los dos para optimizar la potencia de salida. Después de optimizar la potencia de salida de cada láser de referencia, ajuste cada uno de los iris del láser. Cada láser debe entregar aproximadamente 100 milivatios de potencia al medidor de potencia en la trayectoria del haz.

Continúe bloqueando el haz del láser de la bomba. A continuación, sustituya el tope del haz en la ruta compartida de los láseres de referencia por un chopper óptico. Ahora monitoree la señal del osciloscopio y trabaje para maximizar la radiación enfocada en el detector.

De los láseres de referencia. Bloquee el segundo láser de referencia y utilice una lente convexa plana para enfocar el haz del primer láser de referencia en el detector. A continuación, bloquee la primera viga de referencia y desbloquee la segunda viga de referencia.

Ajuste el divisor de haz para maximizar la señal del segundo láser de referencia en el detector. Para cada caso, observe el osciloscopio y deténgase. Cuando se optimiza la señal de tope máximo, devuelva el tope del haz a la trayectoria del láser de referencia de colina.

Retire el tope del haz del láser de la bomba. Ahora controle la potencia de salida de la emisión infrarroja lejana en el osciloscopio. En este caso, la potencia ya se ha optimizado.

Una vez que se haya optimizado la energía, desconecte el detector de diodos metálicos aislante metálico del osciloscopio. Conecte el detector a través de un amplificador a un analizador de espectro. En este punto, retire todos los topes de haz y los cortadores ópticos de la bomba y las trayectorias del haz de referencia.

A continuación, comience a buscar la señal de batido con el analizador de espectro, configure el analizador en un intervalo de 40 megahercios y busque la señal de batido en incrementos de 1,5 gigahercios. Deténgase cuando se encuentre una señal de ritmo. Cuando se encuentre la señal, comience a estabilizar las frecuencias de referencia.

Concéntrese en un láser de referencia y aplique entre cero y 900 voltios a su transductor eléctrico pizo para que la señal de su celda de referencia de fluorescencia esté en el centro de la inmersión del cordero, active un amplificador de bloqueo para mantener la señal en el centro del cordero. Sumerja y repita los mismos pasos para el segundo láser de referencia para medir la frecuencia de batido. Centre la señal de batido en el analizador de espectro y ajuste su amplitud para maximizar su tamaño en la pantalla.

Configure el analizador de espectro para que muestre simultáneamente la señal instantánea en azul y la señal máxima en amarillo para un modo de cavidad determinado. Gire el dial del micrómetro en la cavidad del láser de infrarrojo lejano hacia adelante y hacia atrás. Observe la curva de ganancia producida en el analizador de espectro.

Una vez que sea simétrico, use la función de vista para congelar el rastro de la señal máxima para determinar el signo de la frecuencia de batido. Tome nota del cambio de frecuencia de batido a medida que el dial del micrómetro se gira ligeramente en el sentido de las agujas del reloj. Para medir la señal de batido de frecuencia central, coloque marcadores en el ancho completo en la mitad de los puntos máximos del patrón simétrico producido por la traza del máximo.

A continuación, utilice la función de par de intervalos del analizador de espectro. A continuación se muestran las frecuencias medias del láser infrarrojo lejano medidas por primera vez con este protocolo y utilizando di fluorometano en la cavidad del infrarrojo lejano. Los promedios son de al menos 12 mediciones realizadas con al menos dos conjuntos diferentes de líneas láser de referencia de dióxido de carbono.

Las filas resaltadas corresponden a las remisiones láser recién descubiertas. La evaluación de las incertidumbres inherentes al sistema y la comparación con las frecuencias informadas anteriormente sugieren una incertidumbre fraccional de un sigma de cinco partes en 10 millones. Se observó que las nuevas remisiones láser tenían una potencia en el rango de 1000 a 100 milímetros una vez dominadas.

Esta técnica se puede utilizar para determinar con precisión la frecuencia de las emisiones láser fuertes en aproximadamente una o dos horas. No olvide que trabajar con láseres infrarrojos e infrarrojos extranjeros puede ser extremadamente peligroso y se deben tomar precauciones que incluyen protección ocular adecuada, ventilación e inspección repetida del equipo con énfasis en los peligros eléctricos y de agua al realizar este procedimiento.