Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Engineering
Click here for the English version

Engineering

Характеризуя Дальнего инфракрасного лазерного выбросов и измерения их частоты

Published: December 18, 2015 doi: 10.3791/53399
Automatic Translation
1,3, 2
1Department of Physics, Central Washington University, 2Department of Physics, University of Wisconsin-La Crosse, 3College of Science and Technology, Millersville University

Abstract

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

Introduction

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.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

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.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

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 набор измерений были записаны при использовании 9 R 10 и 9 P 2 выбросы ссылка лазерные 38 КО. На шаге 3.4.5, как дальнего инфракрасного частоты лазера немного увеличилась, частота биений также наблюдалось увеличение. Это указывает на то, дальней инфракрасной частоты лазера было больше, чем на величину разности частот 9 R 10, и 9 P 38 СО 2 лазеры ссылки, | ν СО2 (I) -ν CO 2 (II) |. Поэтому знак ое частоты биений в уравнении 1 был положительным для этого набора СО 2 опорных лазеров. Наоборот, второй набор измерений использовали 9 R 16 и 9 P 34 CO 2 эталонных выбросов лазерные. Когда выполняется шаг 3.4.5, снижение частоты биений наблюдалось в то время как дальнего инфракрасного частоты лазера немного увеличился. Это указывает на то, дальней инфракрасной частоты лазера была меньше величины разностной частоты между 9 R 16 и 9 P 34 СО 2 лазеры ссылки. Таким образом, для данного набора СО 2 лазеров справочных знак частоты биений в уравнении 1 был отрицательным. Как показано в таблице 2, рассчитанной дальнего инфракрасного лазерного частоты, ν FIR, для обеих ситуаций осталась прежней, чтобы в ± 0,12 МГц одну сигма стандартного отклонения.

Средние далеко инфракрасные лазерные частоты, определяемые с этой экспериментальной техники приведены в СО 2. Средние частоты лазерных сообщается с их соответствующей длины волны и волнового, рассчитанного с использованием 1 см -1 = 29 979,2458 МГц. Все далеко инфракрасные лазерные частоты были измерены при оптимальных условиях эксплуатации. На протяжении этого расследования, несколько ранее сообщалось частоты были измерены и оказались в согласии с опубликованными значениями. Тот-сигма дробно неопределенность, Δν, дальнего инфракрасных лазерных частот измеренные с этой техникой является ± 5 × 10 - 7. Эта неопределенность происходит от воспроизводимости известных частотах с этой системой, симметрии и ширине расширенной усиления кривой лазера дальнего ИК диапазона, и точность измерений 4,25,31.

Далеко инфракрасные лазерные выбросы, обнаруженные во время этого исследования наблюдались иметь силу "W &# 8217; соответствует диапазону мощности от 0,001 до 0,01 мВт. Для сравнения, 118,8 мкм линия метанола наблюдалось с этой системой, чтобы быть ВВС мощностью чуть выше 10 мВт при использовании 9 P 36 CO 2 насоса, имеющего силу 18 Вт Дополнительно, Таблица 3 включает поляризацию каждый новый дальнего инфракрасного лазерного излучения измеряется относительно соответствующей лазера СО 2 насоса. В большинстве случаев, только один поляризации наблюдается доминировать, либо поляризации параллельно или перпендикулярно лазера СО 2 насоса. В ситуациях, когда не наблюдалось доминирующим поляризации, обе поляризации были перечислены.

В целом, восемь дальней инфракрасной лазерное излучение были получены с использованием оптической накачкой молекулярную лазерную систему, имеющую поперечную геометрию накачки от дифторметана. Это включает в себя открытие трех дальнего инфракрасного лазерного излучения, имеющих длины волн 235,5, 335,9, 416,8 и мкм. После обнаружениятехника трех лазерного гетеродинного был использован для измерения частоты для каждой наблюдается дальнего инфракрасного лазерного излучения. Частоты этих лазерного излучения в диапазоне от 0.359 до 1.273 ТГц и сообщается с дробными неопределенности ± 5 частей в 10 7.

Рисунок 1
Рисунок 1. Принципиальная схема оптической накачкой молекулярной лазерной системы, состоящей из лазера накачки двуокиси углерода и дальнего инфракрасного лазерного резонатора. Далеко инфракрасный лазер среднего возбуждается с помощью поперечной геометрии накачки. Печатается с незначительными изменениями из работы. 15 с любезного разрешения Springer Science и Business Media. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.


Рисунок 2. Принципиальная схема измерительной системы лазерного три частоты гетеродина. Система включает в себя гетеродин с оптической накачкой молекулярную лазер, использующий поперечную геометрию накачки и две дополнительные опорные лазеры углекислого газа. Не показаны электронные системы, используемые для контроля и стабилизации излучения, генерируемого каждым лазером. © [2015] IEEE. Печатается с незначительными изменениями и разрешения, из работы. 27. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Рисунок 3
Рисунок 3. Провод вольфрама используется в МИМ точка контакта диодного детектора, если смотреть через увеличительное стекло.длина провода составляет примерно 2 мм. Для лучшей весенней акции, углы в изгибе должна быть около 90 о и все лежат в одной плоскости.

Рисунок 4
Рисунок 4. Сигнал генерируется 274,8 мкм лазерного излучения с оптической накачкой CH 2 F 2 с использованием 9 P 04 СО 2 лазера накачки на, если смотреть на экране осциллографа. Излучение СО 2 насоса модулируется с помощью оптического измельчителя, работающего на приблизительно 45 Гц. Сопротивление диодного детектора MIM примерно 100, и сигнал примерно 6 мкВ (пик-пик). На дисплее осциллографа установлен на 10 мкВ / деление.

Рисунок 5
Рисунок 5. Левая иСредние фотографии показывают выход из каждого опорного лазера СО 2, 9 R 16 и 9 P 34, соответственно. Соответствующий сигнал, модулированный на осциллографе примерно 4 мВ (пик-пик) в течение приблизительно 100 МВт электроэнергии, как измерено измеритель мощности монитора. На правой фотографии показан объединенный сигнал с обеих опорных лазеров, чтобы быть приблизительно 7 мВ (пик-пик), указывающее, что две опорные сигналы правильное смешивание на диодного детектора MIM. Сопротивление диодного детектора MIM примерно 100 Ω. На дисплее осциллографа в каждой фотографии набор на 1 мВ / деление. CO 2 излучение модулируется с помощью оптического прерывателя частотой приблизительно 70 Гц.

Рисунок 6
Рисунок 6. Насыщенный сигнал флуоресценции низкого давления (6 Па) СО 2 при использовании 9 R 24 CO 2лазерное излучение. Этот график получен путем модуляции опорного лазерного излучения СО 2 через внешний прерыватель при 52 Гц, а напряжение, прикладываемое к PZT эталонного лазера СО 2 увеличили от 0 до примерно 570 В в примерно 13 мин. Усилитель замок в установлен в постоянной 300 мс время и чувствительность 200 мВ. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Рисунок 7
Рисунок 7. Насыщенный сигнал флуоресценции низкого давления (6 Па) СО 2 при использовании 9 R 24 CO 2 лазерное излучение, если смотреть на экране осциллографа. Фото слева показывает экране осциллографа, когда напряжение ЦТС вдали от центра Провал Лэмба, примерно 80 В в гоэто фото. Средний и правый фотографии показывают, дисплей осциллографа, когда напряжение ЦТС либо непосредственно слева или справа от центра провала Лэмба, примерно 278 и 295 В соответственно на этих фотографиях. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры ,

Рисунок 8
Рисунок 8. Сигнал биений между 235,5 мкм лазерного излучения с оптической накачкой CH 2 F 2 с использованием 04 CO 2 лазер насоса 9-P и R 9 16 и 9 P 34 СО 2 лазеры ссылки. Промежуток приблизительно 25 МГц, как правило, используемый. Большинство сигналов биений наблюдаются в пределах ± 5 ГГц. Тем не менее, существуют определенные частотные области в пределах этих параметров поиска, которые имеют низкий сигнал-шум. Таким образом, с помощью немного больше область поиска иногда полезно.

Рисунок 9
Рисунок 9. Доля типичной лазерного резонатора интерферограммы (или полости сканирования), состоящей из набора дискретных пиков, соответствующих режимам работы резонатора, разделенные по регионам, где нет генерации не происходит. Это сканирование показывает 511,445 мкм лазерного излучения генерируемого оптической накачкой CH 2 F 2 с использованием 9 R 28 CO 2 насоса. Снижение в положении микрометра соответствует уменьшению (разделения зеркало к зеркалам) длина дальнего инфракрасного лазерного резонатора. МИМ диода обнаружен максимальный сигнал 20 мкВ пик до пика, сгенерированный этой дальнего инфракрасного лазерного излучения. Выход из детектора был записан с использованием усилителя блокировки в, расположенный на 300 мс постоянной времени и 20 мкВ sensitivitу, подключают к компьютеру. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Таблица 1
Таблица 1: Наборы СО 2 лазеров справочных, разность частот вблизи расчетной частоты для 235,5 мкм лазерного излучения с оптической накачкой CH 2 F 2 при возбуждении с помощью 9 P 04 СО 2 лазерного излучения.

Таблица 2
Таблица 2: Измеренные частоты биений для 235,5 мкм лазерного излучения от оптической накачкой CH 2 F 2 при возбуждении с помощью 9 P 04 СО 2 лазерного излучения. Два комплекта СО 2 опорных лазеров использованиеd, чтобы генерировать известный разностную частоту (| ν СО2 (Я) -ν СО2 (II), |).

Таблица 3
Таблица 3: Новые далеко инфракрасные лазерные частоты с оптической накачкой от CH 2 F 2.

Таблица 4
Справочная Таблица А: Технические данные экспериментальной системы, включая некоторых соответствующих коммерческих компонентов.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

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 используется для измерения длины волны 13,29, 41. Для оказания помощи в ликвидации мод высшего порядка, ирисы входят в каждой лазерного резонатора. Когда точного измерения далеко инфракрасного лазерного частоту, необходимо лазеры, в частности, опорные лазеры СО 2, работают в их фундаментальной (ТЭМ 00) Режим. Ирисы также используется для обеспечения шаблон проходимый дальнего инфракрасного лазера на анализаторе спектра симметрична. Для ситуаций, когда несколько далеко-Инфракрасный лазерные длин волн генерируются конкретной СО 2 насоса линии, как и в случае 9 P 04, набор поглощающих фильтров, калиброванных с длиной волны, используется, чтобы помочь в различении дальнего инфракрасного лазера длины волны. Они также могут быть использованы для ослабления любой рассеянный СО 2 -лазера, выходящего из дальней инфракрасной лазерный резонатор.

Раздел 2.4 описывает генерацию дальнего инфракрасного лазерного излучения. За многочисленных исследований, мы обнаружили, что несколько различных длин волн может быть порождена той же СО 2 лазера накачки набора в немного другое смещение частоты. Например, лазерное 04 CO 2 насоса 9 Р способен генерировать в 289,5 и 724,9 мкм длины волн CH 2 F 2 на одной частоте накачки, тогда как остальные длины волн, измеренных в ходе этого исследования были получены с использованием несколько иной частоты от 9 P 04 СО 2 лазера накачки. Это accomplбедных и обнищавших слоев путем изменения напряжения, подаваемого на PZT, который настраивает частоту лазера СО 2 насоса через уширенной кривой усиления (примерно ± 45 МГц от центральной частоты его в этом эксперименте). Хотя конкретно не рассматриваются в разделе 2.4, мы считаем, что это Примечательной особенностью в поиске дальнего инфракрасного лазерного излучения.

Для ситуаций, когда несколько далеко инфракрасные лазерное излучение, порожденных той же СО 2 лазера накачки линии в то же смещение частоты, лазерный резонатор интерферограммы (или полость сканирования) могут быть выполнены, чтобы помочь в идентификации различных дальнего инфракрасного лазерного излучения генерируется . Рисунок 9 иллюстрирует часть типичного лазерного резонатора интерферограммы, с выходной мощностью в виде функции уменьшения далеко инфракрасный лазер длины резонатора 42 - 45.

Как указано в разделе 3.4, два различных набора СО 2ссылки лазеры используются для измерения дальнего инфракрасного лазера частоту. Это помогает устранить неопределенность в отношении того, частота биений выше или ниже разностной частоты, генерируемого между опорными лазеров СО 2. Наряду с предоставлением путь самостоятельно проверить дальнего инфракрасного лазера частоту, она была особенно полезна при работе со слабыми сигналами, где бить соблюдая небольшой сдвиг частоты биений как далеко инфракрасный лазер с увеличением частоты может быть сложной задачей.

Детектор диод МИМ является важным компонентом в этой экспериментальной системы из-за ее высокой скорости, чувствительности и широкий спектральный охват 23,24. Тем не менее, есть некоторые ограничения на диодного детектора МИМ, которые включают механическую нестабильность, склонность к электромагнитным помехам, плохую воспроизводимость и предел максимальной мощности он способен обнаруживать при сохранении его чувствительности. При измерении дальнего инфракрасного лазера FRequencies, был найден чувствительность диодного детектора МИМ быстро уменьшаться со временем, если питание от опорного лазера каждой СО 2 превысили 150 мВт.

За диодного детектора МИМ, основным ограничением в настоящем метода является стабильность дальнего инфракрасного лазера 4,31,46. Ограничение в текущей конфигурации экспериментальной системы является невозможность измерить смещение частоты лазера накачки СО 2. Как уже упоминалось, частота смещения определяется как разница между частотой, используемой лазера накачки СО 2 для генерации дальнего инфракрасного лазерного излучения и частоты накачки лазера CO 2 в центре. Таким образом, она представляет собой разницу между частотой поглощения дальнего инфракрасного лазерного среды и центральной частоты лазера накачки СО 2. Как правило, смещение частоты легко измерить с помощью любого СО 2 лазерного излучения, которые непреднамеренно рассеянного из Oе дальнего инфракрасного лазерного резонатора. В нашем текущей конфигурации, однако, очень мало СО 2 лазерного излучения для такого измерения. Другие методы измерения смещения частоты могут быть включены в будущие итерации проекта. Это включает в себя использование дополнительных светоделители и зеркала для соединения часть излучения накачки к диодного детектора MIM. Измерение смещения частоты выгодно при назначении спектроскопические переходы с дальнего инфракрасного лазерного излучения 25,34.

Дальнего инфракрасного лазера частоты также измеряется гетеродинирования два оптической накачкой дальнего инфракрасного лазера и микроволнового источника на диодного детектора MIM которой частота одного из двух дальнего инфракрасного лазера известен и используется в качестве опорной частоты 47. Использование дальнего инфракрасного частот с большей точностью можно с использованием других методов, например, с ТГц синтеза частотной гребенки, аналогичные тем, discussed в работах. 48-54. Измерение лазерных частот расширяется роль оптической накачкой молекулярных лазеров в ТГц приложений из ТГц изображений 55, ее роль в качестве источника терагерцового излучения для спектроскопии высокого разрешения 13,20, а в оказании помощи в анализе сложных спектров, связанного с его генерации средний 19,34,37.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Vacuum pump Leybold Trivac D4A HE-175 oil; Quantity = 3
Vacuum pump Leybold Trivac D8B or D16B Fomblin Fluid; Quantity = 1 of each
Vacuum pump Leybold Trivac D25B HE-175 oil; Quantity = 1
Optical chopper with controller Stanford Research Systems SR540
Lock-in amplifier Stanford Research Systems SR830
Spectrum analyzer Agilent E4407B ESA-E Series, 9 kHz to 26.5 GHz Spectrum Analyzer
Amplifier  Miteq AFS-44 Provides amplification of signals between 2 and 18 GHz. The amplifier is powered by a Hewlett Packard triple output DC power supply, model E3630A.
Amplifier  Avantek AWL-1200B Provides amplification of signals less than 1.2 GHz.
Power supply Hewlett Packard E3630A Low voltage DC power supply for amplifier.
Power supply Glassman KL Series High voltage power supply for the CO2 lasers; Quantity = 2; negative polarity
Power supply Fluke 412B High voltage power supply used with the NIST Asymmetric HV Amp
Detector Judson Infrared Inc J10D For fluorescence cell; Quantity = 2
CO2 laser spectrum analyzer Optical Engineering  16-A Currently sold by Macken Instruments Inc.
Thermal imaging plates with UV light Optical Engineering  Primarily used for aligning the CO2 reference lasers. Currently sold by Macken Instruments Inc.
Resistors Ohmite  L225J100K 100 kW, 225 W. Between 4 to 6 resistors are used in each ballast system. Each CO2 laser has its own ballast system. Fans are used to cool the resistors.
HV relay, SPDT CII Technologies H-17 Quantity = 3; one for each CO2 laser
Amplifier  Princeton Applied Research PAR 113 Used with fluorescence cell; Quantity = 2
Oscilloscope Tektronix 2235A Similar models are also used; Quantity = 2
Oscilloscope/Differential amplifier Tektronix 7903 oscilloscope with 7A22 differential amplifier
Power meter with sensor Coherent 200 For use below 10 W.  This is the power meter shown in Figure 2.
Power meter with sensor Scientech, Inc Vector S310 For use below 30 W
Multimeter Fluke 73III Similar models are also used; Quantity = 3
Data acquisition National Instruments NI cDAQ 9174 chassis with NI 9223 input module Uses LabVIEW software
Simichrome polish Happich GmbH Polish for the Nickel base used in the MIM diode detector. Although the Nickel base can be used immediately after polishing, a 12 hour lead time is typically recommended.
Pressure gauge Wallace and Tiernan 61C-1D-0050 Series 300; for CO2 laser; Quantity = 3
Pressure gauge with controller Granville Phillips Series 375 For far-infrared laser
Zirconium Oxide felt Zircar Zirconia ZYF felt Used as a beam stop
Zirconium Oxide board Zircar Zirconia ZYZ-3 board Used as a beam stop; Quantity = 4
Teflon sheet Scientific Commodities, Inc BB96312-1248 1/32 inch thick; used for the far-infrared laser output window
Polypropylene C-Line sheet protectors 61003 used for the far-infrared laser output window
Vacuum grease Apiezon
Power supply Kepco NTC 2000 PZT power supply
PZT tube Morgan Advanced Materials 1 inch length, 1 inch outer diameter, 0.062 inch thickness, reverse polarity (positive voltage on outside); Quantity = 3
ZnSe (AR coated) II-VI Inc CO2 laser window (Quantity = 3), lens, and beam splitter (Quantity 3)
NaCl window Edmond Optics Quantity = 1
CaF window Edmond Optics Quantity = 2
Laser mirrors and gratings Hyperfine, Inc Gold-coated; includes positioning mirrors
Glass laser tubes and reference cells Allen Scientific Glass
MIM diode detector Custom Microwave, Inc
Other Other materials include magnetic bases, base plates, base clamps, XYZ translation stage, etc.

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  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).

Tags

Инженерная выпуск 106 с оптической накачкой молекулярной лазер метод трех лазерных гетеродина дальнего инфракрасного лазера частоты дифторметан
Характеризуя Дальнего инфракрасного лазерного выбросов и измерения их частоты
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Jackson, M., Zink, L. R.… More

Jackson, M., Zink, L. R. Characterizing Far-infrared Laser Emissions and the Measurement of Their Frequencies. J. Vis. Exp. (106), e53399, doi:10.3791/53399 (2015).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter