Методическая статья

Характеризуя Дальнего инфракрасного лазерного выбросов и измерения их частоты

11.6K просмотров

⸱

DOI:

10.3791/53399

⸱

18 декабря 2015 г.

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

В этой статье

Краткое содержание

Мы описываем генерацию излучения дальнего инфракрасного диапазона с помощью молекулярного лазера с оптической накачкой, а также измерение их частот с помощью гетеродинных методов. Экспериментальная система и методы демонстрируются с использованием дифторметана (CH2F2) в качестве лазерной среды, результаты которой включают три новых лазерных излучения и восемь измеренных лазерных частот.

Аннотация

Генерация и последующий измерение дальнего инфракрасного излучения нашла многочисленные применения в спектроскопии высокого разрешения, радиоастрономии и томографии терагерцового. Около 45 лет, генерации когерентного, далеко инфракрасного излучения было достигнуто с помощью оптической накачкой молекулярную лазера. После дальнего инфракрасного лазерного излучения определяется, частоты этих лазерного излучения измеряют с использованием методики гетеродинный три лазера. С помощью этого метода, неизвестного частоты от оптической накачкой молекулярной лазера смешивают с разностной частоты между двумя стабилизированными, инфракрасные опорных частот. Эти эталонные частоты генерируются независимыми лазерами двуокиси углерода, каждый стабилизировалась с помощью сигнала флуоресценции от внешнего эталонной ячейке, при низком давлении. Полученную бит между известными и неизвестными частот лазеров контролируется металл-диэлектрик-металл точечного контакта диодного детектора, выход которого наблюдается на спецификациитра анализатора. Частота биений между этими лазерного излучения впоследствии оценивается и в сочетании с известными опорными частотами экстраполировать неизвестную дальнего инфракрасного лазера частоту. В результате один сигма дробно неопределенность для лазерных частот измеряется с этой техникой составляет ± 5 частей в 10 7. Аккуратно определения частоты дальнего инфракрасного лазерного излучения является критическим, поскольку они часто используются в качестве эталона для других измерений, как в высокий -Разрешение спектроскопические исследования свободных радикалов с использованием лазерного магнитного резонанса. В рамках этого расследования, дифторметана, CH 2 F 2, был использован в качестве дальнего инфракрасного лазерного среде. В целом, восемь лазера дальнего ИК диапазона частот были измерены впервые с частотами от 0.359 до 1.273 ТГц. Три из этих лазерного излучения были обнаружены во время этого исследования и, как сообщается с их оптимального рабочего давления, поляризации по отношению к CO 2

Введение

Измерение дальнего инфракрасного лазерного частот была впервые исполнена на HÖCKER и сотрудники в 1967 они измерены частоты для 311 и 337 мкм выбросов от цианистого водорода лазера с прямым разряда путем смешивания их с высоких гармоник порядка СВЧ сигнала в кремниевого диода 1. Для измерения более высоких частот, сеть лазеров и гармонических смесительных устройств были использованы для генерации лазерных гармоник 2. В конце концов двое стабилизированного диоксида углерода (СО 2) лазеров были выбраны, чтобы синтезировать необходимое различие частоты 3,4. Сегодня лазера дальнего ИК диапазона частот до 4 ТГц может быть измерена с использованием этой методики только первую гармонику разностной частоты, генерируемого двух стабилизировалась СО 2 эталонных лазеров. Более высокие частоты лазерного излучения также могут быть измерены с помощью второй гармоники, например, 9 ТГц лазерных излучений от метанола изотопологов ИБС 2 ОН и СН 3 18 ОН. 5,6 На протяжении многих лет, точное измерение частот лазеров повлиял ряд научных экспериментов 7,8 и разрешается принятие нового определения метра Генеральной конференции мер и весов в Париже в 1983. 9 - 11

Методы гетеродина, такие как те, что описаны, были чрезвычайно полезным при измерении дальнего инфракрасного лазерного частот, генерируемых с оптической накачкой молекулярных лазеров. С момента открытия оптической накачке лазером молекулярной Чангом и мостов 12 тысячи оптической накачкой дальней инфракрасной лазерное излучение были получены с различными лазерных сред. Например, дифторметан (СН 2 F 2) и его изотопологи генерировать более 250 лазерного излучения при оптической накачке с помощью СО 2 лазера. Их длины волн в диапазоне от приблизительно 95,6 до 1714.1 мкм 13. - до> 15 Почти 75% этих выбросов лазерных имели их частоты измеряется в то время как некоторые из них были назначены спектрально 16 - 18.

Эти лазеры, и их точно измеренные частоты, играют решающую роль в продвижении спектроскопии высокого разрешения. Они обеспечивают важную информацию для инфракрасных спектральных исследований лазерных газов. Часто эти лазерные частоты используются для проверки анализа инфракрасного и дальнего инфракрасного спектров, потому что они обеспечивают связь между колебательных уровней государственных, которые часто напрямую недоступны из спектров поглощения 19. Они также служат в качестве основного источника излучения для исследований следственных переходные, короткоживущие свободные радикалы с лазерной резонансной техники магнитного 20. С этой чрезвычайно чувствительной техники, вращения и ро-колебательного Зеемана спектров в парамагнитных атомов, молекул, ионов и молекул может быть гecorded и проанализированы вместе с возможностью исследовать скорости реакции, используемые для создания этих свободных радикалов.

В этой работе, с оптической накачкой молекулярной лазера, показанного на рисунке 1, была использована для создания дальнего инфракрасного лазерного излучения от дифторметана. Эта система состоит из непрерывной волны (CW) СО 2 лазера накачки и дальнего инфракрасного лазерного резонатора. Зеркало внутреннее к дальней инфракрасной лазерного резонатора перенаправляет лазерного излучения СО 2 вниз полированной медной трубки, проходит двадцать шесть отражений, перед завершением в конце полости, рассеяние оставшуюся излучение накачки. Поэтому далеко инфракрасный лазер среднего возбуждается с помощью поперечной геометрии накачки. Для генерации лазерной генерации, несколько переменных настраиваются, некоторые одновременно, и все они впоследствии оптимизированы раз наблюдается лазерное излучение.

В этом эксперименте, дальнего инфракрасного лазерного излучения контролируется с помощью металлического быстрее полуLATOR-металл (МИМ) точка контакта детектор диод. Детектор диод МИМ был использован для измерения частоты лазера с 1969 года 21 - 23 В частоты измерений лазерных детектор диод МИМ является гармонической смеситель между двумя или более источников излучения, падающего на диод. Детектор диод МИМ состоит из заостренной вольфрамовой проволоки, контактирующей оптически полированный никель основание 24. Никелевую основу имеет естественный слой тонкой оксидной который изолирующий слой.

После того, как лазерное излучение было обнаружено, его длина волны, поляризации, прочность и оптимизированы рабочее давление регистрировали во время его частота была измерена с использованием метода гетеродинный три лазера 25 - 27 в соответствии со способом, первоначально описанной в работе. 4. На рисунке 2 показана оптической накачкой лазер с молекулярной два дополнительных непрерывного СО 2 лазеры, имеющие ссылки на независимую частоту STAлизации системы, которые используют Лэмба окунуться в сигнала флуоресценции 4,3 мкм от опорной ячейки внешней, низкого давления 28. Эта рукопись описывает процесс, используемый для поиска дальнего инфракрасного лазерного излучения, а также метод оценки их длины волны и в точном определении их частоты. Специфические относительно техники трех лазерного гетеродинного а также различные компоненты и рабочие параметры системы могут быть найдены в Дополнительной таблице А наряду со ссылками 4, 25-27, 29 и 30.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Протокол

1. Планирование экспериментов

  1. Провести обзор литературы для оценки предыдущей работы выполняется с использованием лазерной среды интерес, который для этого эксперимента является СН 2 F 2. Определить все известные выбросов лазерных вместе со всей информацией о линиях, таких, как их длины волны и частоты. Несколько исследований известных лазерного излучения доступны 13,31 - 37.
  2. Компиляция все спектроскопические исследования молекулы, используемой в качестве лазерной среды с акцентом на предварительного преобразования Фурье 34 и ОА исследования 38,39.

2. Создание Инфракрасные Лазерные Выбросы

  1. Обзор безопасности.
    1. Разработка стандартной операционной процедуры для лаборатории, которая включает надлежащую защиту для глаз при работе с CO 2 и дальнего инфракрасного лазерных систем.
  2. Выравнивание и калибровки.
    1. Калибровка каждого СО 2 лAser помощью решетки на основе анализатора спектра, предназначенный для СО 2 лазера в соответствии с протоколом производителя.
    2. Совместите концевые зеркала и зеркало связи в дальней инфракрасной лазерной полости с помощью гелий-неонового лазера, так что их излучение фокусируется на диодного детектора МИМ.
    3. Направьте излучение от лазера накачки в дальней инфракрасной лазерной полости через окно натрия хлорида СО 2 под углом приблизительно 72 о по отношению к оси полости.
    4. Направьте излучение от двух СО 2 лазеров справочных либо их соответствующие флуоресценции низкого давления опорной ячейки или совместно линейно на диодного детектора с использованием МИМ светоделители и дополнительные зеркала.
  3. Обнаружение дальнего инфракрасного лазерного излучения.
    1. Польский никелевую основу каждые несколько дней, используя стандартный металлический для ногтей.
    2. Обжимные вольфрамовой проволоки 25 мкм в медной должности и согнуть проволоку в конфвания показано на рисунке 3.
    3. Отрегулировать длину провода так, что от 10 до 20 длин волн излучения измеряется.
    4. Электрохимически травления кончик проволоки в насыщенный раствор гидроксида натрия (NaOH) раствора путем подачи напряжения (около 3,5 до 5 В переменного тока) к раствору.
    5. Повторное травление наконечник с низким напряжением (менее 1 В переменного тока). Это придает шероховатость кончик проволоки и повышает производительность диода.
    6. Промыть провод дистиллированной водой.
    7. Вставьте медную пост в корпусе МИМ диода раз провод сухой.
    8. Поместите провод в контакте с никелевой основе с использованием тонкой винт и системном уровне. Контакты дающие сопротивление на диоде между 100 и 500 Ом, как правило, используется, когда обнаружения и измерения дальнего инфракрасного лазерного излучения.
  4. Генерация излучения дальнего ИК лазерного излучения.
    1. Установите лазер насоса СО 2 на определенном лазерного EMission., например, 9 Р 36.
    2. Поверните ручку на микрометр лазера накачки СО 2 и обратно, чтобы достичь максимальной интенсивности на остановке пучка.
    3. Отрегулируйте наклон решетки насоса лазера CO 2 для достижения максимальной интенсивности на остановке пучка.
    4. Повторите шаги 2.4.2 и 2.4.3 до тех пор, выходная мощность лазера для СО 2 насоса не появится оптимизирован на остановке пучка.
    5. Удалить остановку луча от пути лазерного СО 2 насоса.
    6. Включение и выравнивания оптического вертолет в пути луча лазера накачки СО 2.
    7. Откройте клапан на СН 2 F 2 цилиндра ввести дальнего инфракрасного лазера среду в дальней инфракрасной лазерной полости.
    8. Отрегулируйте дозирующий клапан на входном трубопроводе до достижения давления приблизительно 10 Па достигается.
      Примечание: только приблизительное давление необходимо, поскольку он используется в качестве способа сканирования систематически дальнего инфракрасного лазерного Cavity.
    9. Установите положение выходного устройства таким образом, что его внешний наконечник около 1 см от средней части лазерного резонатора как указано калиброванного масштаба на внешней стороне резонатора лазера.
      Примечание: Только приблизительное местоположение необходимо, так как он используется в качестве способа сканирования систематически дальнего инфракрасного лазерный резонатор.
    10. Отрегулируйте положение подвижного дальнего инфракрасного лазерного зеркала примерно в 0,25 мм с шагом вращая калиброванный стрелочного индикатора и обратно. Одновременно настройка частоты лазера накачки через его кривой усиления СО 2 путем изменения напряжения, подаваемого через пьезоэлектрический преобразователь насоса лазера CO 2 (ЦТС).
    11. Если сигнал не наблюдается на экране осциллографа, повторить шаг 2.4.10 с выходным устройством перемещается в следующую позицию, где кончик примерно 1,5 см от середины лазерного резонатора, как показано на калиброванной шкалой на внешней лазера полость,
    12. Если сигнал не наблюдается на экране осциллографа, повторить шаг 2.4.10 с выходным устройством перемещается в следующую позицию, где кончик примерно 2 см от середины лазерного резонатора, как показано на калиброванной шкалой на внешней лазера Полость.
    13. Если сигнал не наблюдается на экране осциллографа, повторите шаги 2.4.9 через 2.4.12 с дальнего инфракрасного лазерного давлении около 19 Па, как регулируется с дозирующим клапаном на входе линии.
    14. Если сигнал не наблюдается на экране осциллографа, повторите шаги 2.4.9 через 2.4.12 с дальнего инфракрасного лазерного давлении около 27 Па, как регулируется с дозирующим клапаном на входе линии.
    15. Если сигнал не наблюдается на экране осциллографа, вставьте конец света в пути лазера СО 2 насоса и не закрыть вентиль на CH 2 F 2 цилиндра до дальнего инфракрасного лазерного давления примерно 0 Па.
    16. Установите СО 2 насосалазерная к следующему лазерного излучения, например, 9 Р 34, а также оптимизировать выходную мощность, используя шаги 2.4.2 через 2.4.4.
    17. Повторите шаги 2.4.5 через 2.4.16, пока все выбросы, генерируемые лазером накачки СО 2 не используются. При поиске дальнего инфракрасного лазерных линий, поместите фокус на СО 2 насосных лазерного излучения, частоты перекрываются с любыми регионами поглощения, определенных в шаге 1.2.
  5. Характеризуя дальнего инфракрасного лазерного излучения.
    1. Одновременно отрегулируйте давление дальней инфракрасной лазерной среды, напряжение, приложенное к ЦТС насоса лазера CO 2, и положение выходного устройства, пока выходная мощность дальнего инфракрасного лазерного излучения никогда развернуто (определяется максимальной пиковой-To- Пик сигнал от детектора диода МИМ как это наблюдается на экране осциллографа, аналогично Рисунок 4).
    2. Поверните по часовой стрелке микрометра до дальнего инфракрасного лазерного излучения не наблюдается наосциллограф дисплей. Запишите положение стрелочным индикатором.
    3. Поверните по часовой стрелке микрометр в течение дополнительных 20 мод, соответствующих той же далеко инфракрасного лазерного излучения. Запишите положение стрелочным индикатором.
    4. Вычтите положение стрелочным индикатором с шагом 2.5.2 и 2.5.3. Разделите эту разницу на 10, чтобы получить длину волны дальнего инфракрасного лазерного излучения.
    5. Повторите шаги 2.5.2 через 2.5.4 в общей сложности пять раз и в среднем длину волны дальнего инфракрасного лазерного излучения. Средние лазерные длин волн, измеренные путем обхода по крайней мере, 20 смежных продольных мод есть один-сигма погрешность ± 0,5 мкм в.
    6. Измерьте поляризацию дальнего инфракрасного лазерного излучения, относительно излучения СО 2 насоса, либо с помощью золотой проволоки сетки-поляризатор (394 линий / см) или поляризатор Брюстера.

3. Определение лазера дальнего ИК диапазона Частоты

  1. ИдентифицироватьING выбросов СО 2 лазерные ссылки.
    1. Рассчитайте частоту дальнего инфракрасного лазерного излучения на основе измеренного его длины волны.
    2. Определить наборы СО 2 опорных лазерных линий, частота которых разница находится в пределах нескольких ГГц расчетной частоты для дальнего инфракрасного лазерного излучения 40. Типичный список для таких измерений приведены в таблице 1.
  2. Поиск сигнала гетеродина бить.
    1. Определить первый набор СО 2 опорных лазерных линий и установите каждый опорный лазер СО 2 на их соответствующей лазерного излучения.
    2. Оптимизация выходную мощность для каждой опорной лазера СО 2 с использованием действия 2.4.2 через 2.4.4 и измеритель мощности монитора.
      1. Регулировка ирис, внутренним или внешним по отношению к каждой опорной лазера, так что мощность от каждого опорного лазера СО 2 приблизительно 100 мВт при измерении измерителем мощности, показанного на монитореРисунок 2.
    3. Блок излучение лазера накачки СО 2 с использованием стоп луча, а разблокирования излучение от лазеров справочных CO 2.
    4. Включение и выравнивания оптического вертолет в сотрудничестве линейной пучка пути эталонных лазеров CO 2.
    5. Оптимизация для максимального напряжения от пика до пика каждого СО 2 опорного лазерного излучения на диодного детектора МИМ с использованием нескольких зеркал, светоделители, и 2,54 см с фокусным расстоянием ZnSe плоско-выпуклая линза, наблюдая за выход на осциллограф, как на рисунке 5 ,
    6. Блок излучения от СО 2 опорных лазеров на остановку луча, а разблокирование излучение от лазера СО 2 насоса.
    7. Re-оптимизации лазер СО 2 насоса и дальнего инфракрасного лазера, по мере необходимости, так что далеко инфракрасный лазер излучения имеет максимальное напряжение пика до пика, как наблюдаемое на экране осциллографа.
    8. Отключите тон МИМ выход диода детектора с осциллографа и подключить его к усилителю, выход которого наблюдается на анализаторе спектра.
    9. Разблокировать излучение опорных лазеров CO 2.
    10. Извлеките оптический вертолеты модуляции СО 2 насоса и справочные лазеров.
    11. Установите анализатор спектра от пролета 40 МГц и поиск сигнала биений в 1,5 ГГц с шагом сканирования вручную этот диапазон частот с помощью ручек настройки анализатора спектра.
    12. Если не наблюдается сигнал биений, отключите выход МИМ диода с усилителем и подключите его к осциллографу.
    13. Блок излучения от эталонных лазеров СО 2 и вставьте оптический прерыватель в пути лазера СО 2 насоса.
    14. Повторите шаги 3.2.2 через 3.2.13 при необходимости до тех пор, анализатор спектра не была использована для поиска сигнала биений между 0 и 12 ГГц.
    15. Если не наблюдается сигнал биений, REPEна этапах 3.2.2 через 3.2.14 с другим набором СО 2 опорных лазерных линий до либо сигнал биений наблюдается или все возможные наборы СО 2 опорных лазерных линий исчерпаны.
  3. Стабилизация опорные частоты СО 2.
    1. Применение напряжения между 0 и 900 В до PZT первого опорного лазера СО 2 таким образом, чтобы сигнал от соответствующей эталонной флуоресценции клетки в центре провала Лэмба, изображенном на фиг.6, и, как видно на осциллографе как показано на рисунке 7.
    2. Активируйте напряжение обратной связи применительно к ЦТС Первое упоминание лазера СО 2 с использованием индивидуальному заказу блокировки в / серво усилитель, так что он остается заблокирован от центра провала Лэмба.
    3. Повторите шаги 3.3.1 и 3.3.2 для второго опорного лазера СО 2.
    4. Визуально контролировать выход предусилителя на осциллограф, как показано на рисунке 7, для ваннойуверен, что ссылки Лазеры остается заблокированной.
  4. Измерение частоты биений.
    1. Сосредоточьте сигнала биений на дисплее анализатора спектра и настроить его амплитуду, чтобы максимизировать свой размер на экране.
    2. Установите анализатор спектра, чтобы посмотреть два одновременных следов сигнала биений, как показано на рисунке 8, выбрав функцию Write Ясно как для трассировки 1 и трассировка 2. Один след покажет, что сигнал мгновенной, а другой будет записывать максимальный сигнал (с помощью Макса функции удержания на анализаторе спектра для второго следа).
    3. Поверните ручку на микрометр дальнего инфракрасного лазерного резонатора и обратно по кривой усиления для данного режима полости.
    4. Используйте функцию View на анализаторе спектра, чтобы заморозить второй (Max Hold) след раз получается симметричный рисунок.
    5. Слегка поверните микрометра по часовой стрелке для уменьшения длины дальнего инфракрасного лазерного резонатора. Одновременно наблюдать подводные лодкиequent небольшой сдвиг частоты биений анализатором спектра в связи с этим небольшим увеличением частоты дальнего инфракрасного лазера.
    6. Поместите маркеры на всю ширину на полувысоте точек симметрично шаблон (Max Hold) следа, используя функцию маркера с функцией Delta на анализаторе спектра.
    7. Измерьте центральную частоту сигнала биений, используя функцию Пролет Pair на анализатор спектра.
    8. Повторите шаги 3.4.1 через 3.4.7.
    9. Отключите блокировку в усилителе / серво для каждого опорного лазера СО 2, чтобы разблокировать каждый лазер от его центральной частоты и повторно оптимизировать каждый опорный лазер СО 2.
    10. Re-Lock справочные лазеров с помощью действия 3.3.1 через 3.3.4.
    11. Повторите шаги 3.4.1 через 3.4.10 в общей сложности 6 измерений. После завершения разблокировки каждого опорного лазера СО 2 от его центральной частоты.
    12. Рассчитать пересмотренный частоту дальнего инфракрасного лазерного излучения с помощью этих биений Freстоты, чтобы получить точный прогноз для второго набора СО 2 опорных лазерных линий.
    13. Определить различный набор СО 2 опорных лазерных линий, частота которых разница находится в пределах нескольких ГГц расчетной частоты для дальнего инфракрасного лазерного излучения.
    14. Оптимизация следующий набор СО 2 ссылки лазерных линий на диодного детектора МИМ и получить сигнал биений с помощью действия 3.2.2 через 3.2.15 мере необходимости.
    15. Блокировка новый набор СО ссылки лазерных линий с использованием 2 шаги 3.3.1 через 3.3.4.
    16. Повторите шаги 3.4.1 через 3.4.10 в общей сложности 6 измерений. После завершения разблокировки каждого опорного лазера СО 2 от его центральной частоты.
    17. Вставьте пучок останавливается в пути СО 2 насоса и опорных лазеров.
  5. Расчет дальнего инфракрасного лазерного частоты.
    1. Рассчитать неизвестные дальнего инфракрасного лазера частоту, ν РПИ, с использованием измеренного бытьпри частоте через отношению
      КИХ = | ν СО2 (I) -ν CO 2 (II) | ± | ν удар | Уравнение. 1
      где | ν СО2 (I) -ν CO 2 (II) | является величина разности частоты синтезированного двух СО 2 лазеров и справочных | Н. такт | является величина частоты биений. ± знак в уравнении. 1 определяется экспериментально с шага 3.4.5.
    2. Получить среднюю частоту и вычислитьнеопределенность.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Результаты

Как уже упоминалось, частота сообщалось для дальнего инфракрасного лазерного излучения составляет в среднем по крайней мере, двенадцать измерений, выполненных по меньшей мере с двумя различными наборами CO 2 опорных лазерных линий. Таблица 2 описывает данные, записанные на 235,5 мкм лазерного излучения при использовании 9 Р 04 СО 2 лазера накачки. Для этого дальнего инфракрасного лазерного излучения, четырнадцать отдельные измерения частоты биений были записаны. Первый наб...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Обсуждение

Есть несколько важных шагов в рамках протокола, которые требуют дополнительного обсуждения некоторые. При измерении дальнего инфракрасного лазера длины волны, как показано в шаге 2.5.3, важно обеспечить такой же режим дальнего инфракрасного лазерного излучения используется. Несколько режимов в дальней инфракрасной длине волны (т.е. ТЕМ 00, ТЕМ 01, и т.д.) могут быть получены в лазерном резонаторе и, следовательно, важно, чтобы определить соответствующий режим прилегающей полости использует...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Раскрытие информации

В этой статье обозначено определенное коммерческое оборудование для содействия взаимопониманию. Такая идентификация не подразумевает рекомендации или одобрения со стороны авторов, а также не подразумевает, что указанное оборудование обязательно является наилучшим из имеющихся для данной цели.

Благодарности

Эта работа была частично поддержана Вашингтонским консорциумом космических грантов в рамках Award NNX10AK64H.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье
ИмяКомпанияКаталожный номерКомментарии
Вакуумный насосLeyboldTrivac D4AHE-175 масло; Количество = 3
вакуумных насосаLeyboldTrivac D8B или D16BFomblin Fluid; Количество = 1 каждого вакуумного насоса
масла LeyboldTrivac D25BHE-175; Количество = 1
оптический прерыватель с контроллеромStanford Research SystemsSR540
Синхронный усилительStanford Research SystemsSR830
Анализатор спектраAgilentE4407BESA-E Series, от 9 кГц до 26,5 ГГц Анализатор спектра
Усилитель MiteqAFS-44Обеспечивает усиление сигналов в диапазоне от 2 до 18 ГГц. Усилитель питается от трехвыходного источника питания постоянного тока Hewlett Packard, модель E3630A.
Усилитель AvantekAWL-1200BОбеспечивает усиление сигналов менее 1,2 ГГц.
Блок питанияHewlett PackardE3630AНизковольтный источник постоянного тока для усилителя.
Блок питанияGlassmanсерии KLВысоковольтный блок питания для CO2 лазеров; Количество = 2; источник питания отрицательной полярности
Fluke412BВысоковольтный источник питания, используемый с асимметричным высоковольтным усилителем детектора NIST
Judson Infrared IncJ10Dдля флуоресцентной ячейки; Количество = 2
CO2 лазерный анализатор спектраOptical Engineering 16-AВ настоящее время продается компанией Macken Instruments Inc.
Тепловизионные пластины с ультрафиолетовым излучениемОптическая инженерия В основном используется для юстировки CO2 эталонных лазеров. В настоящее время продается компанией Macken Instruments Inc.
РезисторыOhmite L225J100K100 кВт, 225 Вт. В каждой балластной системе используется от 4 до 6 резисторов. Каждый CO2 лазер имеет собственную балластную систему. Вентиляторы используются для охлаждения резисторов.
Высоковольтное реле, SPDTCII TechnologiesH-17Количество = 3; по одному на каждый CO2 лазерный
усилитель Princeton Applied ResearchPAR 113Используется с флуоресцентной ячейкой; Количество = 2
ОсциллографTektronix2235AТакже используются аналогичные модели; Количество = 2
Осциллограф/Дифференциальный усилительTektronix7903 Осциллограф с дифференциальным усилителем 7A22 Измеритель
мощности с датчикомCoherent200Для использования мощностью менее 10 Вт. Это измеритель мощности, показанный на рисунке 2.
Измеритель мощности с датчикомScientech, IncVector S310Для использования ниже 30 Вт
МультиметрFluke73IIIТакже используются подобные модели; Количество = 3
Сбор данныхNational InstrumentsШасси NI cDAQ 9174 с модулем ввода NI 9223Использует программное обеспечение LabVIEW
Simichrome polishHappich GmbHPolish для никелевой основы, используемой в детекторе диодов MIM. Хотя никелевую основу можно использовать сразу после полировки, обычно рекомендуется 12-часовое время выполнения заказа.
МанометрWallace and Tiernan61C-1D-0050серии 300; для CO2 лазера; Количество = 3
Манометр с контроллеромGranville PhillipsSeries 375Для дальнего инфракрасного лазера
Оксид циркония ВойлокZircar ZirconiaZYFвойлок Используется в качестве ограничителя луча
Доска из оксида цирконияZircar ZirconiaZYZ-3 Используетсяв качестве ограничителя луча; Количество = 4
тефлоновых листаScientific Commodities, IncBB96312-1248толщиной 1/32 дюйма; используется для выходного окна лазера в дальнем инфракрасном диапазоне
Полипропиленовыйлист C-Line протекторы61003используется для выходного окна лазера в дальнем инфракрасном диапазоне
Вакуумная смазкаApiezon
Power supplyKepcoNTC 2000PZT источник питания
PZT трубкаMorgan Advanced Materialsдлина 1 дюйм, внешний диаметр 1 дюйм, толщина 0,062 дюйма, обратная полярность (положительное напряжение снаружи); Количество = 3
ZnSe (с покрытием AR)II-VI IncCO2 лазерное окно (количество = 3), линза и светоделитель (количество 3)
Окно NaClEdmond OpticsКоличество = 1
окно CaFEdmond OpticsКоличество = 2
лазерных зеркала и решеткиHyperfine, IncС золотым покрытием; включает позиционирующие зеркала
Стеклянные лазерные трубки и эталонные ячейкиAllen Scientific Glass
MIM диодный детекторCustom Microwave, Inc
Другиематериалы включают магнитные основания, опорные пластины, базовые зажимы, столик для преобразования XYZ и т. Д.

Ссылки

  1. Hocker, L. O., Javan, A., Ramachandra Rao, D., Frenkel, L., Sullivan, T. Absolute frequency measurement and spectroscopy of gas laser transitions in the far infrared. Appl. Phys. Lett. 10 (5), 147-149 (1967).
  2. Wells, J. S., Evenson, K. M., Day, G. W., Halford, D. Role of infrared frequency synthesis in metrology. Proc. IEEE. 60 (5), 621-623 (1972).
  3. Whitford, B. G., Siemsen, K. J., Riccius, H. D., Baird, K. A. New frequency measurements and techniques in the 30-THz region. IEEE Trans. Instrum. Meas. 23 (4), 535-539 (1974).
  4. Petersen, F. R., et al. Far infrared frequency synthesis with stabilized CO2 lasers: Accurate measurements of the water vapor and methyl alcohol laser frequencies. IEEE J. Quantum Elect. 11 (10), 838-843 (1975).
  5. Uranga, C., Connell, C., Borstad, G. M., Zink, L. R., Jackson, M. Discovery and frequency measurement of short-wavelength far-infrared laser emissions from optically pumped 13CD3OH and CHD2OH. Appl. Phys. B. 88 (4), 503-505 (2007).
  6. Jackson, M., Milne, J. A., Zink, L. R. Measurement of optically pumped CH318OH laser frequencies between 3 and 9 THz. IEEE J. Quantum Elect. 47 (3), 386-389 (2011).
  7. Evenson, K. M., et al. Optically pumped FIR lasers: Frequency and power measurements and laser magnetic resonance spectroscopy. IEEE J. Quantum Elect. 13 (6), 442-444 (1977).
  8. Evenson, K. M., Jennings, D. A., Petersen, F. R. Tunable far-infrared spectroscopy. Appl. Phys. Lett. 44 (6), 576-577 (1984).
  9. Evenson, K. M., et al. Speed of light from direct frequency and wavelength measurements of the methane-stabilized laser. Phys. Rev. Lett. 29 (19), 1346-1349 (1972).
  10. BIPM. Resolution 1. Comptes Rendus des Séances de la 17e Conférence Générale des Poids et Mesures, Sevres, France, , 97-98 (1983).
  11. Giacomo, P. News from the BIPM. Metrol. 20 (1), 25-30 (1984).
  12. Chang, T. Y., Bridges, T. J. Laser action at 452, 496 and 541 µm in optically pumped CH3F. Opt. Commun. 1 (9), 423-426 (1970).
  13. Douglas, N. G. Millimetre and Submillimetre Wavelength Lasers: A Handbook of CW Measurements. Walter, H. 61, Springer Series in Optical Sciences. Springer-Verlag. (1989).
  14. Zerbetto, S. C., Vasconcellos, E. C. C., Zink, L. R., Evenson, K. M. 12CH2F2 and 13CH2F2 far-infrared lasers: New lines and frequency measurements. Int. J. Infrared Millim. Waves. 18 (12), 2301-2306 (1997).
  15. Jackson, M., Alves, H., Holman, R., Minton, R., Zink, L. R. New cw optically pumped far-infrared laser emissions generated with a transverse or ‘zig-zag’ pumping geometry. J. Infrared, Millim., Terahertz Waves. 35 (3), 282-287 (2014).
  16. Danielewicz, E. J. The optically pumped difluoromethane far-infrared laser. Reviews of Infrared and Millimeter Waves. Button, K. J., Inguscio, M., Strumia, F. 2, Plenum. 223-250 (1983).
  17. Deroche, J. C., Benichou, E. K., Guelachvili, G., Demaison, J. Assignments of submillimeter emissions in difluoromethane pumped by 12C18O2 and 12C18O2 lasers. Int. J. Infrared Millim. Waves. 7 (10), 1653-1675 (1986).
  18. Jackson, M., Zink, L. R., McCarthy, M. C., Perez, L., Brown, J. M. The far-infrared and microwave spectra of the CH radical in the v = 1 level of the X2Π. J. Mol. Spectrosc. 247 (2), 128-139 (2008).
  19. Zhao, S., Lees, R. M. CH318OH: Assignment of FIR laser lines optically pumped in the in-plane CH3-rocking band. J. Mol. Spectrosc. 168 (1), 67-81 (1994).
  20. Evenson, K. M., Saykally, R. J., Jennings, D. A., Curl, R. F., Brown, J. M. Far infrared laser magnetic resonance. Chemical and Biochemical Applications of Lasers. 5, Academic Press. 95-138 (1980).
  21. Hocker, L. O., Sokoloff, D. R., Daneu, V., Szoke, A., Javan, A. Frequency mixing in the infrared and far-infrared using a metal-to-metal point contact diode. Appl. Phys. Lett. 12 (12), 401-402 (1968).
  22. Daneu, V., Sokoloff, D., Sanchez, A., Javan, A. Extension of laser harmonic-frequency mixing techniques into the 9 μ region with an infrared metal-metal point-contact diode. Appl. Phys. Lett. 15 (12), 398-400 (1969).
  23. Jennings, D. A., Evenson, K. M., Knight, D. J. E. Optical Frequency Measurements. Proc. IEEE. 74 (1), 168-179 (1986).
  24. Zink, L. R. Highly accurate molecular constants for CO, HF, HCl, OH, NaH, MgH, and O2: Rotational transition frequencies measured with tunable far infrared radiation [thesis]. , University of Colorado. (1986).
  25. Xu, L. -H., et al. Methanol and the optically pumped far-infrared laser. IEEE J. Quantum Elect. 32 (3), 392-399 (1996).
  26. Jackson, M., Zink, L. R., Garrod, T. J., Petersen, S., Stokes, A., Theisen, M. The generation and frequency measurement of short-wavelength far-infrared laser emissions. IEEE J. Quantum Elect. 41 (12), 1528-1532 (2005).
  27. Jackson, M., Smith, M., Gerke, C., Barajas, J. M. Measurement of far-infrared laser frequencies from methanol isotopologues. IEEE J. Quantum Elect. 51 (4), 1500105(2015).
  28. Freed, C., Javan, A. Standing-wave saturation resonances in the CO2 10.6 μ transitions observed in a low-pressure room-temperature absorber gas. Appl. Phys. Lett. 17 (2), 53-56 (1970).
  29. DeShano, B., Olivier, K., Cain, B., Zink, L. R., Jackson, M. Using guide wavelengths to assess far-infrared laser emissions. J. Infrared, Millim., Terahertz Waves. 36 (1), 13-30 (2015).
  30. Jackson, M., Nichols, A. J., Womack, D. R., Zink, L. R. First laser action observed from optically pumped CH317OH. IEEE J. Quantum Elect. 48 (3), 303-306 (2012).
  31. Inguscio, M., Moruzzi, G., Evenson, K. M., Jennings, D. A. A review of frequency measurements of optically pumped lasers from 0.1 to 8 THz. J. Appl. Phys. 60 (12), R161-R191 (1986).
  32. Pereira, D., et al. A review of optically pumped far-infrared laser lines from methanol isotopes. Int. J. Infrared Millim. Waves. 15 (1), 1-44 (1994).
  33. Zerbetto, S. C., Vasconcellos, E. C. C. Far infrared laser lines produced by methanol and its isotopic species: A review. Int. J. Infrared Millim. Waves. 15 (5), 889-933 (1994).
  34. Moruzzi, G., Winnewisser, B. P., Winnewisser, M., Mukhopadhyay, I., Strumia, F. Microwave, Infrared and Laser Transitions of Methanol: Atlas of Assigned Lines from 0 to 1258 cm-1. , CRC Press. FL. (1995).
  35. Handbook of Laser Wavelengths. Weber, M. J. , CRC Press. FL. (1999).
  36. De Michele, A., et al. FIR laser lines from CH3OD: A review. Int. J. Infrared Millim. Waves. 25 (5), 725-734 (2004).
  37. De Michele, A., Carelli, G., Moruzzi, G., Moretti, A. Hydrazine far-infrared laser lines and assignments: a review. J. Opt. Soc. Am. B. 22 (7), 1461-1470 (2005).
  38. Moraes, J. C. S., et al. Experimental investigation of 13CD3OH infrared transitions by means of optoacoustic spectroscopy. Int. J. Infrared Millim. Waves. 13 (11), 1801-1823 (1992).
  39. Viscovini, R. C., Scalabrin, A., Pereira, D. Infrared optoacoustic spectroscopy of 13CD3OD around the 10R and 10P CO2 laser lines. Int. J. Infrared Millim. Waves. 17 (11), 1821-1838 (1996).
  40. Maki, A. G., Chou, C. C., Evenson, K. M., Zink, L. R., Shy, J. T. Improved molecular constants and frequencies for the CO2 laser from new high-J regular and hot-band frequency measurements. J. Mol. Spectrosc. 167 (1), 211-224 (1994).
  41. Douglas, N. G., Krug, P. A. CW laser action in ethyl chloride. IEEE J. Quantum Elect. 18 (10), 1409-1410 (1982).
  42. Schwaller, P., Steffen, H., Moser, J. F., Kneubühl, F. K. Interferometry of resonator modes in submillimeter wave lasers. Appl. Opt. 6 (5), 827-829 (1967).
  43. Steffen, H., Kneubühl, F. K. Resonator interferometry of pulsed submillimeter-wave lasers. IEEE J. Quantum Elect. 4 (12), 992-1008 (1968).
  44. Whitbourn, L. B., Macfarlane, J. C., Stimson, P. A., James, B. W., Falconer, I. S. An experimental study of a cw optically pumped far infrared formic acid vapour laser. Infrared Phys. 28 (1), 7-20 (1988).
  45. Belland, P., Véron, D., Whitbourn, L. B. Mode study, beam characteristics and output power of a cw 337 μm HCN waveguide laser. J. Phys. D: Appl. Phys. 8 (18), 2113-2122 (1975).
  46. Inguscio, M., Ioli, N., Moretti, A., Strumia, F., D'Amato, F. Heterodyne of optically pumped FIR molecular lasers and direct frequency measurement of new lines. Appl. Phys. B. 40 (3), 165-169 (1986).
  47. Carelli, G., et al. CH318OH: FIR laser line frequency measurements and assignments. Infrared Phys. Technol. 35 (6), 743-755 (1994).
  48. Pearson, J. C., Müller, H. S. P., Pickett, H. M., Cohen, E. A., Drouin, B. J. Introduction to submillimeter, millimeter and microwave spectral line catalog. J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transf. 111 (11), 1614-1616 (2010).
  49. Ehasz, E. J., Goyette, T. M., Giles, R. H., Nixon, W. E. High-resolution frequency measurements of far-infrared laser lines. IEEE J. Quantum Elect. 46 (4), 474-477 (2010).
  50. Pearson, J. C., Drouin, B. J., Yu, S., Gupta, H. Microwave spectroscopy of methanol between 2.48 and 2.77 THz. J. Opt. Soc. Am. B. 28 (10), 2549-2577 (2011).
  51. Consolino, L., et al. Phase-locking to a free-space terahertz comb for metrological-grade terahertz lasers. Nat. Commun. 3, Article No. 1040(2012).
  52. Bartalini, S., et al. Frequency-comb-assisted terahertz quantum cascade laser spectroscopy. Phys. Rev. X. 4 (2), 021006(2014).
  53. Finneran, I. A., Good, J. T., Holland, D. B., Carroll, P. B., Allodi, M. A., Blake, G. A. Decade-spanning high-precision terahertz frequency comb. Phys. Rev. Lett. 114 (16), Article No. 163902(2015).
  54. De Natale, P., et al. Quantum cascade laser THz metrology. Proc. SPIE.. 9370 Quantum Sensing and Nanophotonic Devices XII, , 93701D(2015).
  55. Dickinson, J. C., Goyette, T. M., Waldman, J. High resolution imaging using 325 GHz and 1.5 THz transceivers. 15th International Symposium on Space Terahertz Technology Proceedings, , 373-380 (2004).
  56. Vasconcellos, E. C. C., Zerbetto, S. C., Holecek, J. C., Evenson, K. M. Short-wavelength far-infrared laser cavity yielding new lines in methanol. Opt. Lett. 20 (12), 1392-1393 (1995).

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Перепечатки и разрешения

Запросить разрешение на повторное использование текста или иллюстраций этой статьи JoVE

Запросить разрешение

Теги

Похожие статьи