لیزرز میں لائن وڈتھ کی تعریف

لیزر کی لائن وڈتھ ، خاص طور پر ایک واحد فریکوینسی لیزر ، اس کے اسپیکٹرم کی چوڑائی (عام طور پر آدھی زیادہ سے زیادہ ، ایف ڈبلیو ایچ ایم) کی چوڑائی سے مراد ہے۔ مزید واضح طور پر ، یہ ریڈیئٹڈ الیکٹرک فیلڈ پاور ورنکرم کثافت کی چوڑائی ہے ، جو تعدد ، واوینمبر یا طول موج کے لحاظ سے اظہار کیا جاتا ہے۔ لیزر کی لائن وڈتھ کا تعلق عارضی ہم آہنگی سے ہے اور اس کی خصوصیات ہم آہنگی کے وقت اور ہم آہنگی کی لمبائی کی ہے۔ اگر اس مرحلے میں بے حد شفٹ سے گزرتا ہے تو ، مرحلے کا شور لائن وڈتھ میں حصہ ڈالتا ہے۔ یہ مفت آسکیلیٹرز کا معاملہ ہے۔ ۔ اس سے یہ ظاہر ہوتا ہے کہ تنہا لائن وڈتھ ، یا یہاں تک کہ ایک مطلوبہ ورنکرم شکل (لائنفارم) ، لیزر اسپیکٹرم کے بارے میں مکمل معلومات فراہم نہیں کرسکتا ہے۔

ii. لیزر لائن وڈتھ پیمائش

iii. لیزر لائن وڈتھ کو کم سے کم کرنا

1. جب لائن وڈتھ نسبتا large بڑی ہوتی ہے (> 10 گیگا ہرٹز ، جب ایک سے زیادہ طریقوں سے متعدد لیزر گونجنے والے گہاوں میں دوچار ہوجاتے ہیں) ، تو اس کو روایتی اسپیکٹومیٹر کا استعمال کرتے ہوئے پیمائش کی جاسکتی ہے جس میں تفاوت گریٹنگ کا استعمال ہوتا ہے۔ تاہم ، اس طریقہ کار کا استعمال کرتے ہوئے اعلی تعدد ریزولوشن حاصل کرنا مشکل ہے۔

2. ایک اور طریقہ یہ ہے کہ تعدد کے اتار چڑھاو کو شدت میں اتار چڑھاو میں تبدیل کرنے کے لئے فریکوینسی امتیازی سلوک کا استعمال کیا جائے۔ امتیازی سلوک ایک غیر متوازن انٹرفیومیٹر یا اعلی صحت سے متعلق حوالہ گہا ہوسکتا ہے۔ پیمائش کے اس طریقہ کار میں بھی محدود قرارداد ہے۔

3۔ سنگل فریکوئینسی لیزرز عام طور پر خود سے ہیٹروڈین کا طریقہ استعمال کرتے ہیں ، جو آفسیٹ اور تاخیر کے بعد لیزر آؤٹ پٹ اور اس کی اپنی فریکوئنسی کے مابین تھاپ کو ریکارڈ کرتا ہے۔

4. کئی سو ہرٹز کی لائن وڈتھ کے لئے ، روایتی خود-ہیٹروڈین تکنیک ناقابل عمل ہیں کیونکہ ان میں تاخیر کی بڑی لمبائی کی ضرورت ہوتی ہے۔ اس لمبائی کو بڑھانے کے لئے ایک چکولک فائبر لوپ اور بلٹ ان فائبر یمپلیفائر استعمال کیا جاسکتا ہے۔

5. دو آزاد لیزرز کی دھڑکن کو ریکارڈ کرکے بہت زیادہ ریزولوشن حاصل کیا جاسکتا ہے ، جہاں حوالہ لیزر کا شور ٹیسٹ لیزر سے کہیں کم ہے ، یا ان کی کارکردگی کی وضاحتیں ایک جیسی ہیں۔ ریاضی کے ریکارڈوں پر مبنی فوری تعدد کے فرق کا ایک مرحلہ بند لوپ یا حساب کتاب استعمال کیا جاسکتا ہے۔ یہ طریقہ بہت آسان اور مستحکم ہے ، لیکن اس کے لئے ایک اور لیزر کی ضرورت ہے (ٹیسٹ لیزر کی فریکوئنسی کے قریب کام کرنا)۔ اگر ناپنے والی لائن وڈتھ کو وسیع ورنکرم رینج کی ضرورت ہوتی ہے تو ، فریکوینسی کنگھی بہت آسان ہے۔

5. دو آزاد لیزرز کی دھڑکن کو ریکارڈ کرکے بہت زیادہ ریزولوشن حاصل کیا جاسکتا ہے ، جہاں حوالہ لیزر کا شور ٹیسٹ لیزر سے کہیں کم ہے ، یا ان کی کارکردگی کی وضاحتیں ایک جیسی ہیں۔ ریاضی کے ریکارڈوں پر مبنی فوری تعدد کے فرق کا ایک مرحلہ بند لوپ یا حساب کتاب استعمال کیا جاسکتا ہے۔ یہ طریقہ بہت آسان اور مستحکم ہے ، لیکن اس کے لئے ایک اور لیزر کی ضرورت ہے (ٹیسٹ لیزر کی فریکوئنسی کے قریب کام کرنا)۔ اگر ناپنے والی لائن وڈتھ کو وسیع ورنکرم رینج کی ضرورت ہوتی ہے تو ، فریکوینسی کنگھی بہت آسان ہے۔

جب 1/F فریکوئینسی شور موجود ہوتا ہے تو ، صرف لائن وڈتھ مرحلے کی غلطی کو پوری طرح سے بیان نہیں کرسکتی ہے۔ ایک بہتر نقطہ نظر یہ ہے کہ مرحلے کے فوئیر سپیکٹرم کی پیمائش کی جائے یا فوری تعدد اتار چڑھاو اور پھر اس کی خصوصیت پاور ورنکرم کثافت کا استعمال کرتے ہوئے کی جائے۔ شور کی کارکردگی کے اشارے کا حوالہ دیا جاسکتا ہے۔ 1/F شور (یا دوسرے کم تعدد شور کا شور سپیکٹرم) پیمائش کی کچھ پریشانیوں کا سبب بن سکتا ہے۔

iii. لیزر لائن وڈتھ کو کم سے کم کرنا

لیزر لائن وڈتھ کا براہ راست لیزر قسم سے متعلق ہے۔ لیزر ڈیزائن کو بہتر بنانے اور بیرونی شور کے اثرات کو دبانے سے اسے کم سے کم کیا جاسکتا ہے۔ پہلا قدم یہ طے کرنا ہے کہ آیا کوانٹم شور یا کلاسیکی شور غالب ہے ، کیونکہ اس سے بعد کی پیمائش پر اثر پڑے گا۔

جب انٹراکاٹیویٹی طاقت زیادہ ہوتی ہے تو ، گونج گہا کا نقصان کم ہوتا ہے ، اور گونج گہا راؤنڈ ٹرپ کا وقت لمبا ہوتا ہے ، لیزر کے کوانٹم شور (بنیادی طور پر اچانک اخراج شور) کا تھوڑا سا اثر پڑتا ہے۔ کلاسیکی شور مکینیکل اتار چڑھاو کی وجہ سے ہوسکتا ہے ، جس کو کمپیکٹ ، مختصر لیزر گونجنے والے کا استعمال کرکے کم کیا جاسکتا ہے۔ تاہم ، لمبائی میں اتار چڑھاو بعض اوقات چھوٹے گونجنے والوں میں بھی مضبوط اثر ڈال سکتا ہے۔ مناسب مکینیکل ڈیزائن لیزر گونجنے والے اور بیرونی تابکاری کے مابین جوڑے کو کم کرسکتا ہے ، اور تھرمل بڑھے ہوئے اثرات کو بھی کم کرسکتا ہے۔ تھرمل اتار چڑھاو بھی گین میڈیم میں موجود ہے ، جس کی وجہ پمپ بجلی کے اتار چڑھاو کی وجہ سے ہے۔ بہتر شور کی کارکردگی کے ل stac ، استحکام کے دیگر فعال آلات کی ضرورت ہے ، لیکن ابتدائی طور پر ، عملی غیر فعال طریقے افضل ہیں۔ سنگل فریکوینسی ٹھوس ریاست لیزرز اور فائبر لیزرز کی لائن وڈتھ 1-2 ہرٹز کی حد میں ہوتی ہے ، بعض اوقات یہاں تک کہ 1 کلو ہرٹز سے بھی نیچے۔ استحکام کے فعال طریقے 1 کلو ہرٹز کے نیچے لائن وڈتھ حاصل کرسکتے ہیں۔ لیزر ڈایڈس کی لائن وڈتھ عام طور پر میگا ہرٹز کی حد میں ہوتی ہیں ، لیکن ان کو KHz تک کم کیا جاسکتا ہے ، مثال کے طور پر ، بیرونی گہا ڈایڈڈ لیزرز میں ، خاص طور پر وہ لوگ جو آپٹیکل آراء اور اعلی صحت سے متعلق حوالہ گہا ہیں۔

iv. تنگ لائن وڈتھ سے پیدا ہونے والے مسائل

کچھ معاملات میں ، لیزر ماخذ سے ایک بہت ہی تنگ بیم وڈتھ ضروری نہیں ہے:

1. جب ہم آہنگی کی لمبائی لمبی ہو تو ، ہم آہنگی کے اثرات (کمزور پرجیوی عکاسی کی وجہ سے) بیم کی شکل کو مسخ کرسکتے ہیں۔ 1. لیزر پروجیکشن ڈسپلے میں ، اسپیکل اثرات سطح کے معیار میں مداخلت کرسکتے ہیں۔

2. جب روشنی فعال یا غیر فعال آپٹیکل ریشوں میں پھیلتی ہے تو ، تنگ لائن وڈتھ حوصلہ افزائی بریلوئن بکھرنے کی وجہ سے پریشانیوں کا سبب بن سکتی ہے۔ اس طرح کے معاملات میں ، لائن وڈتھ کو بڑھانا ضروری ہے ، مثال کے طور پر ، موجودہ ماڈلن کا استعمال کرتے ہوئے لیزر ڈایڈڈ یا آپٹیکل ماڈیولیٹر کی عارضی تعدد کو تیزی سے بڑھا کر۔ لائن وڈتھ آپٹیکل ٹرانزیشن (جیسے ، لیزر ٹرانزیشن یا کچھ جذب خصوصیات) کی چوڑائی کو بیان کرنے کے لئے بھی استعمال ہوتا ہے۔ اسٹیشنری سنگل ایٹم یا آئن کی منتقلی میں ، لائن وڈتھ کا تعلق اوپری توانائی کی حالت (زیادہ واضح طور پر ، اوپری اور لوئر انرجی اسٹیٹس کے مابین زندگی بھر) سے ہے ، اور اسے قدرتی لائن وڈتھ کہا جاتا ہے۔ تحریک (ڈوپلر کو وسیع کرنا دیکھیں) یا ایٹموں یا آئنوں کا تعامل لائن چوڑائی کو وسیع کرسکتا ہے ، جیسے ٹھوس میڈیا میں گیسوں میں دباؤ کو بڑھانا یا فونن کی بات چیت۔ اگر مختلف ایٹم یا آئن مختلف طریقے سے متاثر ہوتے ہیں تو ، غیر یکساں وسیع ہونا ہوسکتا ہے۔