Caratterizzare lontano infrarosso Emissioni laser e la misurazione delle loro frequenze

L'obiettivo generale di questa procedura è generare radiazioni laser nel lontano infrarosso e misurare le frequenze delle remissioni laser generate utilizzando una tecnica a tre laser eterodina. Ciò si ottiene inviando prima la radiazione laser ad anidride carbonica in una cavità laser a infrarossi lontani. Il secondo passo consiste nel variare i parametri operativi di entrambe le cavità laser per generare una radiazione laser nel lontano infrarosso e osservare la radiazione rilevata utilizzando un oscilloscopio.

Successivamente, la radiazione infrarossa lontana viene miscelata con due frequenze laser di riferimento ad anidride carbonica. Quindi viene identificata la frequenza di battimento risultante. Il passaggio finale consiste nel misurare più frequenze di battito per calcolare la frequenza del laser a infrarossi lontani.

In definitiva, durante questa indagine, la tecnica dell'eterodina a tre laser viene utilizzata per misurare otto frequenze laser nel lontano infrarosso generate dal metano Diora. Per la prima volta, tuttavia, i risultati di questo metodo possono fornire informazioni sulla spettroscopia della molecola laserante. Può anche essere applicato a sistemi che richiedono frequenze accurate come la spettroscopia ad alta risoluzione, la radioastronomia e l'imaging terahertz.

Imaging Prepararsi a lavorare con radiazioni laser potenzialmente dannose indossando un'adeguata protezione per gli occhi. Questa parte del protocollo utilizzerà un laser ad anidride carbonica e una cavità laser a infrarossi lontani in rame lucidato. Questo schema fornisce una panoramica di come sono disposti i due.

Il laser ad anidride carbonica pomperà la cavità laser a infrarossi lontani, che sarà riempita con dilu metano. Per questo esperimento, l'uscita del laser a infrarossi lontani sarà rilevata con un rivelatore DDE a contatto metallico con isolante metallico. Inizia lavorando con il laser ad anidride carbonica impostato su una transizione laser desiderata qui, nove R due otto.

Posizionare un arresto del raggio all'uscita del laser. Ora ruotare il quadrante micrometrico del laser per massimizzare l'intensità del raggio sull'arresto del raggio. Inoltre, regola l'inclinazione della gradazione del laser per ottenere la massima intensità.

Continuare a regolare il micrometro DIO e la classificazione fino a quando la potenza di uscita per il laser ad anidride carbonica non appare ottimizzata. Al termine, rimuovere il fermo del raggio dal percorso. Quindi accendere e allineare un chopper ottico nel percorso del raggio del laser della pompa.

Prossimo inizio. Per preparare la cavità laser nel lontano infrarosso, aprire la valvola della bombola di fluorometano per introdurla come mezzo nella cavità. Regolare la valvola dosatrice sulla linea di ingresso in modo da ottenere una pressione di circa 10 pascal o 75 milit tour.

Passare alla regolazione dello specchio di accoppiamento di uscita della cavità. Utilizzare un'asta esterna fissata allo specchio per impostare la posizione dello specchio a circa un centimetro dal centro della cavità come letto dalla scala calibrata. Quindi, assicurarsi che l'uscita del rilevatore sia collegata a un oscilloscopio.

Quindi preparati a cercare la radiazione laser nel lontano infrarosso sulla cavità del lontano infrarosso. Utilizza il quadrante micrometrico calibrato per regolare lo specchio laser mobile all'interno. Controllare contemporaneamente la tensione applicata al trasduttore elettrico pizo laser ad anidride carbonica per sintonizzare la frequenza del laser.

Quando viene rilevata un'emissione laser, la forma d'onda dell'oscilloscopio passerà da piatta che rappresenta nessuna emissione a una forma d'onda quadra. Rappresentando la presenza di una remissione laser a infrarossi lontani, la potenza del segnale deve essere ottimizzata prima di procedere. Quindi registrare la posizione della particolare modalità di cavità sul quadrante micrometrico.

Ruotare la manopola del micrometro in senso orario per trovare la modalità successiva. Osservare la traccia dell'oscilloscopio diventare piatta. Quindi mostra un'altra onda quadra.

Continuare a ruotare la manopola in senso orario fino a trovare un totale di 21 modalità. Registra la posizione finale del quadrante e usala per trovare la lunghezza d'onda dell'emissione. Per determinare le frequenze del laser nel lontano infrarosso, utilizzare due laser di riferimento ad anidride carbonica.

Questo schema illustra la configurazione completa con i due laser di riferimento, il laser a pompa e la cavità dell'infrarosso lontano. La configurazione è per una tecnica eterodina a tre laser e i due laser di riferimento sono impostati, quindi la loro differenza di frequenza è entro diversi gigahertz della frequenza del lontano infrarosso calcolata dalla lunghezza d'onda misurata. Iniziare con un arresto del raggio nel percorso della linea dei laser di riferimento.

Lavora con l'uscita di un laser di riferimento e misurala con un misuratore di potenza. Muovere lentamente il micrometro del laser osservando la lettura della potenza e impostarlo sulla posizione corrispondente alla potenza massima. Una volta impostato, utilizzare una chiave a brugola per effettuare regolazioni di precisione modificando l'inclinazione della classificazione.

Iterare tra i due per ottimizzare la potenza di uscita. Dopo aver ottimizzato la potenza di ciascun laser di riferimento, regolare ciascuna delle iridi del laser. Ogni laser dovrebbe fornire circa 100 milliwatt di potenza al misuratore di potenza nel percorso del raggio.

Continuare bloccando il raggio del laser della pompa. Quindi sostituire l'arresto del raggio nel percorso condiviso dei laser di riferimento con un chopper ottico. Ora monitora il segnale dell'oscilloscopio e lavora per massimizzare la radiazione focalizzata sul rivelatore.

Dai laser di riferimento. Bloccare il secondo laser di riferimento e utilizzare una lente convessa piana per focalizzare il raggio del primo laser di riferimento sul rivelatore. Quindi bloccare il primo raggio di riferimento e sbloccare il secondo raggio di riferimento.

Regolare il divisore di raggio per massimizzare il segnale dal secondo laser di riferimento sul rilevatore. Per ogni caso, guarda l'oscilloscopio e fermati. Quando il segnale tope di picco è ottimizzato, riportare l'arresto del raggio al percorso laser di riferimento coline.

Rimuovere l'arresto del raggio dal laser della pompa. Ora monitora la potenza in uscita dell'emissione nel lontano infrarosso sull'oscilloscopio. In questo caso, la potenza è già stata ottimizzata.

Una volta ottimizzata la potenza, scollegare il rivelatore a diodi metallici isolante metallico dall'oscilloscopio. Collegare il rivelatore tramite un amplificatore a un analizzatore di spettro. A questo punto, rimuovere tutti gli arresti del raggio e i chopper ottici dalla pompa e dai percorsi del raggio di riferimento.

Quindi, inizia a cercare il segnale di battimento utilizzando l'analizzatore di spettro, imposta l'analizzatore su un intervallo di 40 megahertz e cerca il segnale di battimento con incrementi di 1,5 gigahertz. Arrestare quando viene rilevato un segnale di battito. Quando il segnale viene trovato, iniziare a stabilizzare le frequenze di riferimento.

Concentrati su un laser di riferimento e applica tra zero e 900 volt al suo trasduttore elettrico pizo per avere il segnale dalla sua cella di riferimento a fluorescenza al centro dell'immersione dell'agnello, attiva un amplificatore di blocco per mantenere il segnale al centro dell'agnello. Immergere e ripetere gli stessi passaggi per il secondo laser di riferimento per misurare la frequenza di battimento. Centrare il segnale di battimento sull'analizzatore di spettro e regolarne l'ampiezza per massimizzarne le dimensioni sul display.

Impostare l'analizzatore di spettro in modo che mostri contemporaneamente il segnale istantaneo in blu e il segnale massimo in giallo per una determinata modalità di cavità. Ruotare avanti e indietro la manopola micrometrica sulla cavità laser dell'infrarosso lontano. Osservare la curva di guadagno prodotta sull'analizzatore di spettro.

Una volta che è simmetrico, utilizzare la funzione di visualizzazione per congelare la traccia del segnale massimo per determinare il segno della frequenza di battimento. Prendi nota dello spostamento della frequenza del battito poiché il quadrante micrometrico viene leggermente ruotato in senso orario. Per misurare il segnale di battimento della frequenza centrale, posizionare i marcatori a tutta larghezza a metà dei punti massimi del modello simmetrico prodotto dalla traccia del massimo.

Quindi utilizzare la funzione di coppia di intervalli dell'analizzatore di spettro. Ecco le frequenze medie dei laser nel lontano infrarosso misurate per la prima volta con questo protocollo e utilizzando il fluorometano nella cavità del lontano infrarosso. Le medie sono di almeno 12 misurazioni eseguite con almeno due diversi set di linee laser di riferimento per l'anidride carbonica.

Le righe evidenziate corrispondono a remissioni laser scoperte di recente. La valutazione delle incertezze inerenti al sistema e un confronto con le frequenze precedentemente riportate suggerisce un'incertezza frazionaria di un sigma di cinque parti su 10 milioni. È stato osservato che le nuove remissioni laser hanno una potenza compresa tra 1000 e 100 milliwatt Una volta padroneggiate.

Questa tecnica può essere utilizzata per determinare con precisione la frequenza di forti emissioni laser in circa un'ora o due. Non dimenticare che lavorare con infrarossi e laser a infrarossi estranei può essere estremamente pericoloso e durante l'esecuzione di questa procedura è necessario prendere precauzioni che includono un'adeguata protezione degli occhi, la ventilazione e l'ispezione ripetuta dell'apparecchiatura con particolare attenzione ai rischi elettrici e idrici.