Optikai frekvenciaetalonok - fizikai enciklopédia
Egy optikai frekvencia szabványos - lézereket időben stabil frekvenciájú sugárzás (10 -14 - 10 -15), reprodukálhatósága (10 -13 - 10 -14). O. s. h. használt nat. kutatás és talál gyakorlati. alkalmazás metrológia, radar, geofizika, kommunikációs, navigációs és mérnöki. frequency division O. s. hr., mielőtt a rádió hiánya tette lehetővé a teremtés időskálán használatán alapuló időszak Opt. ingadozások.
O. s. H. ajánlat előnyök képest kvantum frekvenciaetalonok mikrohullámú: kapcsolatos kísérletek gyakoriságának mérésére lézert használó kevesebb időre van szüksége t abs ... gyakorisága április 10-május 10 meghaladja nonlaser frekvencia szabványoknak. Abs. intenzitása és szélessége a rezonanciák. frekvenciaosztásosán referenciákkal Opt. tartomány május 10-június 10 nagyobb, mint a mikrohullámú tartományban, az azonos attribútumokat. szélessége. Ez lehetővé teszi, hogy O. s. h. Short ideig magasabb. frekvencia stabilitás. Ha elosztjuk a frekvencia OA. h. utal, hogy a rádió. emissziós vonal szélessége alig változik (ha használják mikrohullámú ingadozási tartománya annak jelet megszorozzuk a frekvencia jelentősen bővül 10 5 -. 10 6). A szerepe a másodfokú Doppler-effektus, ami korlátozza dolgovrem. frekvencia stabilitásának és reprodukálhatóságának, azonos.
stabilizálás elvének. Stabilizálása a lézer frekvenciája, mint a rádió szabványokat, használatán alapuló spektrális vonalak atomi vagy molekuláris gáz (Opt. Referenciaértékek), a közepes ryh „kötött” frekvencia v e automata rendszer. frekvencia szabályozás. T. Hogy. Gain vonalas lézerek jellemzően jelentősen meghaladja a szélessége a sávszélessége az optikai rezonátor. Az instabilitás (v) létrehozunk egy frekvencia v, a legtöbb esetben változása határozza meg Opt. Alapvető hossza a rezonátor. l forrásai az instabilitás a hőmérsékleti drift, mechanikus. és Hangszóró. perturbációja a rezonátor szerkezeti elemek, az ingadozások a törésmutatója a plazmakisülés. Optikailag. frame-zárolt rendszer generál egy jelet arányban. nagyságát és előjelét közötti eltérés v frekvenciájával és v0 a középfrekvencia spektrális vonal keresztül to- lézer frekvenciája hozzá van hangolva a középvonal (= v - V0 = 0). Rel. beállítás pontosságát fordított arányban. a termék a Q spektrális vonal (- vonal szélesség) a jel / zaj viszony a kijelzőn.
Keskeny sugárzási vonal és a magas rövid idő alatt. frekvencia stabilitás (időbeli stabilitás c) kell használni referenciaértékek elegendően nagy intenzitású szélessége jelentősen meghaladó frekvenciatartományban jellemző a zavarások gázlézerek Hangszóró jellemző spektrális szélessége. zavarok
Október 03-10 = 4 Hz, azonban Hz kívánt rezonancia szélessége (relatív szélessége 10 -9 - 10 -10). Ez lehetővé teszi az automatikus rendszerek. frekvencia beállítás széles csík (10 4Hz) az eff. elnyomása gyors ingadozása a üreghossz.
Ahhoz, hogy a magas dolgovrem. frekvencia stabilitás és reprodukálhatóság szükséges Opt. vonalak magas Q-faktor. t. k. csökkenti a befolyása december tényezők a vonalon középfrekvencia műszakban.
Optikai referenciaértékeket. Használt a mikrohullámú tartományban kinyerésére szolgáló eljárásokat az keskeny spektrális vonalak nem volt alkalmazható az Opt. spektrum (Doppler szélesítése kicsi a mikrohullámú tartományban). Mert OS. h. A fontos módszerek to- teszik lehetővé olyan rezonanciák a központ a spektrális vonal. Ez lehetővé teszi, hogy közvetlenül kapcsolódnak a sugárzási frekvenciát a frekvencia a kvantum átmenet. Ígéretes három módszer: telített abszorpciós módszer, és a módszer a két-foton rezonancia távközzel Opt. területeken. DOS. eredménye gyakorisága stabilizálása lézerek eljárással kapott telített abszorpciós-Ing alapuló nemlineáris kölcsönhatásából ellene hatnak a fényhullámok gázzal. Nemlineáris abszorpciós cellát az alacsony nyomású gáz lehet belsejében a lézer rezonátor (aktív keret) és a külső (passzív keret). Telítettsége miatt hatás (igazítás egy populációjának részecskék gáz szintjét az erős field) a közepén a Doppler-kiszélesedett abszorpciós vonalát hiba jelentkezik egységes szélességű-menny lehet május 10-június 10 kevesebb, Doppler szélessége. Abban az esetben, a belső nedvszívó sejt felvétel csökkenését a középvonalnál vezet egy keskeny csúcs az áramkört, a frekvenciától függően generáció. A szélessége a nemlineáris rezonancia egy molekuláris gázok alacsony nyomású elsősorban úgy határoztuk meg ütközések és hatások miatt a véges a repülési idő a részecske keresztül a fénysugár. Csökkentése a szélessége a rezonancia kíséri éles csepp a intenzitása (arány. Nyomás kocka).
Naib. keskeny abszorpciós rezonanciák telített tárgya shirinoy10 -11 elő CH4 per komponentahi E rezgésileg örvény. A P (7) V3 sávok (cm. Molecular spektrumok), to- közel a központ a erősítés vonal HeNe lézer 3,39 mikron. A pontos beállítás amplifikáció és abszorpciós vonalakat használni 22 Ne és nem növeli a nyomást vagy az aktív közeg belül van elhelyezve a mágnes a lézer aktív közeg. mezőben (E-komponensek).
Reakcióvázlat O. c. H. Ultracondensed használ rezonancia (a szélessége 10 osztályozza -11 -. 10 - 12), mint a referencia egy segédfrekvencia stabilitását a 2 lézer egy keskeny sugárzási vonal hangolható lézer 2, és minél keskenyebb rezonancia rendszer (1. ábra). A keskeny emissziós vonal hangolható lézer-Ing megszerzéséhez használt supernarrow rezonancia biztosítja fázisú szinkronizálás a lézer stabil.
Ábra. 1. Vezetői optikai frekvencia szabvány: CHFAP - fáziszárt frekvencia; ECM - megszerzése supernarrow rezonancia rendszer; AFC - automatikus frekvencia ellenőrző rendszer; MH - hanggenerátor; WP - a rádió; D - egy fényérzékelő.
Dolgovrem. stabilitás érhető el azáltal, hogy folyamatosan hangolható lézer beállításával frekvencia a legnagyobb rezonancia supernarrow segítségével extrém zárolt rendszert. Lehetőség van, hogy megkapja a magas érték rövid idő alatt. és dolgovrem. frekvencia stabilitás és a reprodukálhatóság.
Frekvencia stabilitás. Naib. nagyfrekvenciás stabilitást érünk az IR-tartományban egy He - Ne-lézer (= 3,39) a ext. abszorpciós cellát. Mivel az. Abs. gyakorisága ismert nagy pontosságú (10, -11), akkor a lézer lehet használni, mint egy független. szekunder frekvencia referencia méréséhez absz. Optikailag frekvenciákat. és IR dpapazonah. A vonal szélessége a lézersugárzás 0,07 Hz (ábra. 2). A frekvencia stabilitása az átlagolási idő = 1 - 100 4 x 10 -15 (3. ábra).
Dolgovrem. frekvencia stabilitás és reprodukálhatóság Nem - Ne-lézerek Telesc. nyalábkiterjesztő stabilizálja rezonanciák abszorpciós vonalak CH4 F 2 2 E (cm. fent) a Q
11. 10. funkciókkal
10 -14. A fő tényező korlátozza a reprodukálhatóságát és pontosságát a frekvencia, a kvadratikus Doppler-effektus.
Ábra. 2. A spektrum a lebegési frekvencia két, egymástól függetlenül stabilizált lézerek nem - Ne / CH4.
Praktikus. érdeklődés O. s. h. a CO2 lézert egy külső. abszorpciós sejt tele pár 192 OsO4. A spektrális abszorpciós vonalát a vibráció-örvény. a P (40) a szalag 192 V3 molekula OsO4 egybeesik a P vonal (14) átmeneti 001-10 ° CO2 lézerrel (= 10,6), és van egy hiperfinom szerkezete. Négyzetes Doppler-effektus miatt a nagy tömege a molekula kicsi. Szabványos CO2 / OsO4 192 rendelkezik egy stabilitását 10 -13 során 10 s, és a frekvencia reprodukálhatóság 10 -12. Hogy stabilizálja a frekvenciáját egy CO2 lézer is használják t. N. Módszer telített fluoreszcencia to- előnye az a képesség, hogy stabilizálják a generációs CO2 lézer vonalak. Frekvencia stabilitás során elért 10 -12 = 50.
A látható tartományban a spektrum nem használt - Ne-lézerek (= 0,633 mikron, 0,612 mikron), stabilizált telített abszorpciós rezonanciák I2 gőz 127 és I2 129 komponensek a hiperfinom szerkezet a elektronikus átmenetek to- használt Opt. hullámhossz szabvány metrologich. mérések (lásd. mérő) és spektroszkópiai. kutatás. Naib. magas értékek frekvencia stabilitást OA. h Nem -. Ne / 127 és I2 Nincs - Ne / I2 129 1.9 × 10 -13 (= 270), és 2 x 10 -13 (= 100). Reprodukálhatósága ezen lézerek a frekvencia eléri a 8 x 10 -12, és 6 x 10 -13.
Ábra. 3. A frekvencia stabilitás az átlagolási idő
Frekvencia stabilizálása egy nagy teljesítményű ion lézer érdeklődés a fejlesztési hangolható lézerek és festéklézereket, színes központ. Ahogy Opt. használt keret keskeny rezonanciák intenzív fluoreszcenciát a 127 szélessége I2
100 kHz. Stabilitása 5 x 10 -14 a = 100, és reprodukálhatóság frekvenciája 1,5 x 10 -12.
Optikai órák. O. s. H. felruházva egy frekvenciát, hogy elosztjuk azt a rádiórendszer egy olyan eszköz, amely lehetővé teszi, hogy meghatározzuk az egység időskála - második - az időszakok száma Optikailag rendkívül stabil. ingadozások. Optikailag rendszer. tartalmaz egy rendkívül stabil órajel referencia szabványok nem - Ne / CH4. lánc kiválasztva, és fáziszárt lézerek, infravörös, és submillimeter generátorok mikrohullámú nyújtó optpch Division. jelentése radiodpapazon hozam standard jelentése 1 és 5 MHz-es. Folyamatos. fázisú befogó egy frekvencia generátor a másikra (ld. Gripping frekvencia) lehetővé teszi a magas frekvencia stabilitás OA. h. a rádiós hatótávolság veszteség nélkül. Mivel a gyors hatású nemlineáris elemek átalakítására frekvenciái lézerek és a magasabb rendű harmonikusok használunk diódák pontja a fém - oxid - fém (MOM-dióda) időállandóval
10 -14 s. Amíg a rendszer nem frequency division - Ne / CH4 szabvány is nehézkes. Szükséges, hogy egyszerűsítsék A. o. h. versenyképessé vált a rádió szabványoknak.
Abszolút mérési gyakoriság. Mérésére Optikailag frekvenciákat. tartományban szükséges elvégezni szaporodását ismert frekvenciájú szabványos rádió tartományban április 10-május 10, vagy a szétválás a mért frekvencia a lézer azonos számú alkalommal. Long. idő absz. lézerek frekvencia méréseket szakaszaiban. Első meghatározott frekvenciával távoli infravörös lézerek összehasonlítjuk a jelek szorzatát a mikrohullámú frekvenciával szokványos lézeres. Ezután egy ismert lézeres frekvencia szorzatával újra és összehasonlítottuk a frekvencia az új lézer. Gerjesztőfrekvenciákon szintézis minden szakaszában a mérés által kifejezett általános képletű, ahol VI - szintetizált frekvencia, VI _1 - ismert jelentése FPR - mért középfrekvenciás. Egy ismert tényező. megszorozzuk a frekvencia (n) van meghatározva absz. érték vi. Létrehozása Opt. Idővonal megnyílt a lehetőség abszolút mérésére. lézer frekvenciák a lehető legnagyobb pontossággal, 10 -13 - 10 -14.
Naib. pontosan mért gyakorisága a lézer nem - Ne / CH4 (= 3,39 mm). Ez a lézer magas reprodukálhatóságát frekvenciák és célszerűen egy köztes helyzetben a submillimeter és infravörös tartományban, egy kézzel, és a közeli infravörös tartományban, és a látható - a másik. Sze jelentése [kiszámításra D. Knight (D. Knight)] vCH4 = 88376181602,3 0,8 kHz.
Javított teljesítmény OA. h. miatt további fejlesztése a telített abszorpciós módszer, és a módszerek alkalmazásán alapul térközös optpch. mezők, két-foton abszorpciós rezonanciák és rezonanciák, a csapdába részecskék. Együtt a hűtés a részecskék alkotnak rezonanciák Q
Október 14-én, és lehetővé teszi, hogy megkapjuk frekvencia stabilitásának és reprodukálhatóságának a level.10 16 (ld. Nemlineáris spektroszkópiával).