Method Article
We describe the generation of far-infrared radiation using an optically pumped molecular laser along with the measurement of their frequencies with heterodyne techniques. The experimental system and techniques are demonstrated using difluoromethane (CH2F2) as the laser medium whose results include three new laser emissions and eight measured laser frequencies.
Üretim ve uzak kızılötesi radyasyon sonraki ölçümü yüksek çözünürlüklü spektroskopisi, radyo astronomi ve Terahertz görüntüleme sayısız uygulamaları bulmuştur. Yaklaşık 45 yıldır, tutarlı, uzak kızılötesi radyasyon nesil optik pompalanan moleküler lazer kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Uzak kızılötesi lazer ışınımı tespit edildiğinde, bu lazer emisyonları frekansları üç lazer heterodyne tekniği kullanılarak ölçülür. Bu teknik ile, optik olarak pompalanır molekül lazer bilinmeyen frekansı iki stabilize kızılötesi referans frekansları arasındaki fark frekansı ile karıştırılır. Bu referans frekansları bağımsız karbondioksit lazerler tarafından oluşturulan, her biri bir harici, düşük basınçlı referans hücresinden floresan sinyali kullanılarak stabilize. Bilinen ve bilinmeyen lazer frekansları arasında ortaya çıkan yendi olan çıkış spec gözlenen bir metal-yalıtkan-metal nokta temaslı diyot dedektör tarafından izlenirSpektrum analizör. Bu lazer emisyonları arasındaki yendi frekans sonradan ölçülen ve bilinmeyen uzak kızılötesi lazer frekansını hesaplamak için bilinen referans frekansları ile birleştirilir. Bu teknik ile ölçülür lazer frekansları için elde edilen bir sigma fraksiyonel belirsizlik Doğru uzak kızılötesi lazer emisyonları sıklığını belirlemek., 10 7 ± 5 parçalar genellikle diğer ölçümler için referans olarak kullanıldığı gibi, yüksek olduğu gibi, kritik Lazer manyetik rezonans kullanılarak serbest radikallerin -resolution spektroskopik incelemeleri. Bu araştırma, diflormetan, CH2F 2 bir parçası olarak, uzak-kızıl ötesi lazer ortamı olarak kullanılmıştır. Bütün sekiz uzak kızılötesi lazer frekansları 0.359 den 1,273 THz kadar frekansları ile ilk kez ölçüldü. Bu lazer emisyonu Üç Bu soruşturma sırasında keşfedilen ve CO 2 ile ilgili optimal çalışma basıncı, kutuplaşma ile raporlanır
Uzak kızılötesi lazer frekans ölçümü ilk hocker tarafından gerçekleştirilen ve 1967 yılında ortak çalışanlar Onlar mikrodalga sinyalinin yüksek mertebeden harmonik ile karıştırılarak direkt deşarj hidrojen siyanür lazerden 311 ve 337 mikron emisyonları için frekansları ölçüldü bir silikon diyot 1. Yüksek frekansları ölçmek için, lazer ve harmonik karıştırma cihazları bir zincir lazer harmonikler 2 üretilmesi için kullanılmıştır. Sonunda, iki lazer gerekli farkı 3,4 frekansları sentezlenmesi için seçildi (CO2), karbon dioksit stabilize. Bugün 4 THz kadar uzak kızılötesi lazer frekansları iki tarafından üretilen fark frekansı yalnızca ilk harmonik kullanarak bu teknik ile ölçülebilir CO 2 referans lazerler stabilize. Daha yüksek frekans lazer emisyonları, aynı zamanda, örneğin metanol izotopologlarının KKH 2 9 THz lazer emisyonu gibi, ikinci harmonik kullanılarak ölçülebilmektedir OH ve CH 3 18 OH. Yıllar boyunca 5,6, lazer frekansları doğru ölçüm bilimsel deneyler 7,8 bir dizi etkiledi ve Paris'te Ağırlıklar ve Ölçüler Genel Konferansı tarafından metrelik yeni bir tanımının kabulü izin verdi 1983. 9-11
Anlatılanlar gibi Heterodin teknikleri, optik olarak pompalanır molekül lazerler tarafından oluşturulan uzak kızılötesi lazer frekansları ölçümünde son derece faydalı olmuştur. Chang ve Bridges 12 optik pompalanan moleküler lazer keşfinden beri, optik binlerce uzak kızılötesi lazer emisyonları lazer medyanın çeşitli oluşturulacak olan pompalanır. Optik bir CO2 lazerle pompalanır Örneğin, diflorometan (CH2F 2) ve bunun izotopologlarının 250 üzerinden lazer emisyonu üretir. . Onların dalga boyları yaklaşık 95.6 1714.1 um 13 arasında değişmektedir - 18 -> 15 kadar bu lazer emisyonlarının yaklaşık% 75'i birkaç spektroskopik 16 atanmış ise kendi frekansları ölçülmüş oldu.
Bu lazerler, ve bunların doğru ölçülen frekanslar, yüksek çözünürlüklü spektroskopi ilerlemesinde önemli bir rol oynamıştır. Onlar lazer gazların kızılötesi spektral çalışmalar için önemli bilgiler sağlar. Genellikle bu lazer frekansları genellikle absorpsiyon spektrumları 19 doğrudan erişilemez heyecanlı titreşim devlet kademeleri arasındaki bağlantıları sağlar, çünkü kızılötesi ve uzak kızılötesi spektrumu analizi doğrulamak için kullanılır. Onlar da lazer manyetik rezonans tekniği ile 20 geçici, kısa ömürlü serbest radikalleri araştıran çalışmalar için birincil radyasyon kaynağı olarak hizmet vermektedir. Bu son derece hassas bir teknikle, paramanyetik atomların, moleküllerin dönme ve Ro-titreşim Zeeman spektrumları ve moleküler iyonlar olabilir r ileecorded bu serbest radikaller oluşturmak için kullanılan reaksiyon, fiyat araştırma yeteneği ile birlikte incelenmiştir.
Şekil 1 'de gösterilen, bu çalışma, bir optik olarak pompalanır molekül lazer olarak, difluorometan, uzak-kızıl ötesi lazer radyasyonu oluşturmak için kullanılmıştır. Bu sistem, bir sürekli dalga (CW) CO2 lazer pompası ve uzak kızılötesi lazer boşluğunun oluşur. Uzak kızılötesi lazer boşluğuna iç ayna, boşluğun sonunda sona eren kalan pompa radyasyon saçılma önce yirmialtı yansımaları geçiyor, cilalı bakır boru aşağı CO 2 lazer radyasyonu yönlendirir. Bu nedenle, uzak kızılötesi lazer ortamı enine pompalama geometri kullanılarak heyecanlı. Lazer eylemi oluşturmak için çeşitli değişkenler bazı aynı anda ayarlanır, ve lazer radyasyonu görülmektedir kez tüm sonradan optimize edilmiştir.
Bu deneyde, uzak kızılötesi lazer radyasyonu, bir metal-insu ile izlenirlator metal (MIM) nokta temaslı diyot dedektör. MIM diyot dedektör 1969'dan beri 21 lazer frekans ölçümleri için kullanılır olmuştur - lazer frekans ölçümleri ise 23, MIM diyot dedektör diyot iki veya daha fazla radyasyon kaynakları olayla arasındaki harmonik karıştırıcıdır. MİM diyot detektör, bir optik, parlak nikel tabanı 24 temas eden bir keskinleştirilmiş tungsten telden oluşur. Nikel bazlı yalıtım tabakası olan bir doğal olarak meydana gelen ince bir oksit tabakası vardır.
Başlangıçta Referans tarif edilen metot ile 27 - bir lazer emisyonu tespit edildi sonra frekans üç lazer heterodin tekniği 25 kullanılarak ölçülmüştür ise, Dalgaboyu, polarizasyon, gücü ve optimum çalışma basıncı kaydedilmiştir. 4. Şekil 2 iki ek cw CO 2 referans lazerler bağımsız frekans sta sahip optik pompalanan moleküler lazer gösterirHarici, düşük basınçlı referans hücresinden 28 4.3 mikron floresan sinyalinde Kuzu daldırma kullanan bilization sistemleri. Bu yazının uzak kızılötesi lazer emisyonları yanı sıra kendi dalga boyunu tahmin ve doğru kendi sıklığını belirlemede yönteme aramak için kullanılan işlem özetlenmektedir. Üç lazer heterodin tekniği ile ilgili Özellikleri yanı sıra, çeşitli bileşenler ve sistemin çalışma parametreleri referans 4, 25-27, 29, ve 30 ile birlikte Ek Tablo A'da bulunabilir.
Deney 1. Planlama
2. Yaratma Uzak Kızılötesi Lazer Emisyonları
3. Uzak Kızılötesi Lazer Frekanslar Belirlenmesi
Bahsedildiği gibi, bir uzak kızılötesi lazer emisyonu için bildirilen frekans CO2 referans laser hatlardan en az iki farklı setleri ile gerçekleştirilen en az on iki ölçümün bir ortalamasıdır. Tablo 2 kullanıldığında 235,5 um lazer emisyonu için kaydedilen veriler özetlenmektedir 9 P 04 CO 2 lazer pompası. Bu uzak kızılötesi lazer emisyonu için yendi frekans ondört bireysel ölçümler kaydedildi. 9 R 10 ve 9 P 38 CO 2 emisyonları referans lazer kullanırken ölçümlerin ilk seti kaydedildi. Uzak kızılötesi lazer frekansı hafif bir artış gibi adım 3.4.5 için, yendi sıklığı da artış gözlendi. Bu uzak kızılötesi lazer frekansı arasındaki fark frekansı büyüklüğü daha büyük olduğunu gösterir 9 R 10 ve 9 P 38 CO 2 referans lazerler, | ν CO2 (I) -ν CO2 (II) |. Dolayısıyla işareti oDenklem 1'de atım frekansına f CO 2 referans lazerler bu set için olumlu oldu. Tersine, ölçümlerin ikinci seti 9 R 16 ve 9 P 34 CO 2 referans lazer emisyonlarını kullanılır. Adım 3.4.5 yapıldığında uzak kızılötesi lazer frekansı hafif artarken, yendi sıklığında bir azalma gözlenmiştir. Bu uzak kızılötesi lazer frekansı 9 R 16 ve 9 P 34 CO 2 referans lazerler arasındaki fark frekansının büyüklüğü daha az olduğunu gösterir. Bu nedenle, CO 2 referans lazerler bu set için Denklem 1'de atım frekansına işareti negatif oldu. Ν FIR Tablo 2, hesaplanan uzak kızılötesi bir lazer frekansı, gösterildiği gibi, her iki durum için de ± 0,12 MHz tek standart sapma olan aynı kalmıştır.
Bu deneysel teknik ile belirlenen ortalama uzak kızılötesi lazer frekansları listelenen Tablo 3 ve CO 2 pompa hattı sırayla düzenlenmiştir. Ortalama lazer frekansları 1 cm -1 = 29 979,2458 MHz kullanılarak hesaplanan bunlara karşılık gelen dalga boyu ve wavenumber, raporlanır. Tüm uzak kızılötesi lazer frekansları optimum çalışma koşulları altında ölçüldü. Bu soruşturma boyunca, çeşitli daha önce bildirilen frekansları ölçülen ve yayınlanan değerlerle uyum içinde olduğu görülmüştür. 7 - Tek sigma fraksiyonel belirsizlik, Δν, bu teknikle ölçülen uzak kızılötesi lazer frekansları ± 5 × 10 olduğunu. Bu belirsizlik bu sistem, uzak kızılötesi lazer genişletilmiş kazanç eğrisi simetri ve genişliği, ve ölçümler 4,25,31 hassasiyetle bilinen frekans yeniden üretilebilirlik elde edilir.
Bu soruşturma sırasında keşfedilen uzak kızılötesi lazer emisyonları W & 'bir mukavemete sahip gözlenmiştir# 8217; 0.001 ila 0,01 mW güç bir aralığa karşılık gelir. Karşılaştırma için, metanol 118.8 um hattı Ayrıca 18 W'lık bir güce sahip olan 9 P 36 CO2 pompası kullanılarak hafifçe 10 mW üzerinde bir güç ile VVS olarak bu sistem ile gözlendi, Tablo 3, her yeni polarizasyonunu içerir uzak kızılötesi lazer emisyonu, ilgili CO 2 pompa lazer göre ölçülmüştür. Pek çok durumda, tek bir polarizasyon CO2 lazer pompası için hakim bir polarizasyon paralel veya dik ya da gözlenmiştir. Hiçbir hakim polarizasyon gözlendi durumlar için, her iki kutuplaşmalar listelenmiştir.
Sonuç olarak, sekiz uzak kızılötesi lazer emisyonları enine bir pompalama geometrisine sahip olan bir optik olarak pompalanır molekül lazer sistemi kullanılarak diflorometan ile oluşturulmuştur. Bu 235.5, 335,9 ve 416.8 um dalga boylarına sahip üç uzak kızılötesi lazer emisyonlarının keşif içerir. Algılandı sonra,Üç lazer heterodyne tekniği her uzak kızılötesi lazer emisyon gözlenen için frekans ölçmek için kullanılmıştır. Bu lazer emisyonları için frekansları 0.359 den 1,273 THz arasında değişmekteydi ve 10 7 ± 5 bölümden fraksiyonel belirsizliklerin bildirildi.
Şekil 1. karbondioksit lazer pompası ve uzak kızılötesi lazer boşluğunun oluşan optik pompalanan moleküler lazer sisteminin şematik. Uzak kızılötesi lazer ortamı enine pompalama geometrisini kullanarak heyecanlı. Ref küçük değişiklikler ile yayımlanmaktadır. Springer Bilim ve İş Media tür izni ile 15. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.
Üç lazer heterodyne frekans ölçüm sisteminin Şekil 2. Şematik. Heterodyne sistemi enine pompalama geometri ve iki ek karbondioksit lazerler referans kullanan optik pompalanan moleküler lazer içerir. Değil gösterilen her lazer tarafından oluşturulan radyasyon izlemek ve stabilize etmek için kullanılan elektronik sistemler vardır. © [2015] IEEE. Ref küçük değişiklikler ve izni ile, yayımlanmaktadır. 27. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.
Şekil 3. Bir büyüteç aracılığıyla inceledi olarak MIM nokta temaslı diyot dedektör kullanılan tungsten tel.tel uzunluğu yaklaşık 2 mm 'dir. En iyi bahar eylem için, viraj açıları 90 o yakın olmalı ve hepsi aynı düzlemde yalan.
Şekil 4. osiloskop ekranında görüldüğü gibi 9 P 04 CO 2 pompa lazer kullanarak optik pompalanan CH 2 274,8 mikron lazer emisyonu F 2 tarafından üretilen dalga CO. 2 pompa radyasyon yaklaşık 45 çalışan bir optik helikoptere tarafından modüle edilir hz. MIM diyot dedektör direnci yaklaşık 100 ve sinyal yaklaşık 6 mV (tepe-tepe) 'dir. Osiloskop ekran 10 mV / bölünme ayarlanır.
Şekil 5. sola veolarak ölçülen orta fotoğraflar, osiloskop sırasıyla. İlgili modüle edilmiş sinyal yaklaşık mV güç (peak-to-peak) yaklaşık 100 mW, 4 her CO 2 referans lazer çıktı, 9 R 16 ve 9 P 34 göstermektedir Monitörün güç ölçer. Sağ fotoğraf hem referans lazerler kombine sinyal iki referans sinyallerinin uygun MIM diyot dedektör üzerinde karıştırma belirten yaklaşık 7 mV (tepe-tepe) olduğunu göstermektedir. MİM diod detektörü direnci yaklaşık 100 Ω olup. Her fotoğrafta osiloskop ekranı 1 mV / bölünme ayarlanır. CO 2 radyasyon yaklaşık 70 Hz'de çalışan bir optik helikoptere tarafından modüle edilir.
Şekil 6. Düşük basınçta doymuş floresans sinyali (6 Pa) CO2 9 R24 CO 2 kullanırkenLazer emisyonu. Bu grafik, CO 2 referans lazerin PZT uygulanan voltajı yaklaşık 13 dakika, yaklaşık 570 V, 0 ila rampalı ise 52 Hz'de bir dış kıyıcı ile CO 2 referans lazer emisyonu düzenlenmesiyle elde edilmektedir. Kilit-amplifikatör 300 msn zaman sabiti ayarlanır ve bir 200 mV hassasiyet. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.
Şekil 7. düşük basınçta doymuş floresan sinyali (6 Pa) CO 2 osiloskop üzerinde görüldüğü gibi 9 R 24 CO2 lazer emisyonunu kullanırken. PZT gerilimi merkezinden uzakta olduğunda sol fotoğraf osiloskop ekran gösterir Kuzu daldırma, th yaklaşık 80 Vfotoğraf. PZT gerilimi yaklaşık olarak ya hemen Kuzu dip merkezinin sağına veya soluna 278 ve bu fotoğrafları sırasıyla 295 V olduğunda orta ve sağ fotoğrafları osiloskop ekranını gösteriyor. Bu rakamın büyük halini görmek için tıklayınız .
Şekil 8. 9 P 04 CO 2 lazer pompası ve 9 R 16 ve 9 P 34 CO 2 referans lazerler kullanarak optik pompalanan CH 2 235,5 mikron lazer emisyonu F 2 arasındaki yendi sinyali. Yaklaşık 25 MHz'lik bir yayılma tipik kullanılır. Yendi sinyallerinin çoğunluğu ± 5 GHz içinde gözlenir. Ancak, düşük signal- olan bu arama parametreleri içinde belirli frekans bölgeleri vardırgürültü. Bu nedenle, biraz daha büyük arama bölgesini kullanarak bazen yararlı olmuştur.
Rezonatörün modlar karşılık gelen ayrı ayrı tepe noktalarının bir dizi oluşan tipik bir lazer rezonatör interferogram (ya da boşluk taraması) Şekil 9. kısmı, herhangi bir lazer uygulaması meydana bölgeleri ile ayrılan. Bu tarama optik pompalanır CH tarafından oluşturulan 511,445 um lazer emisyonu gösterir 2 F 2 9 R 28 CO 2 pompa kullanılarak. Mikrometre pozisyonda bir azalma uzak kızılötesi lazer boşluğunun uzunluğu (ayna için ayna-ayırma) bir azalmaya karşılık gelir. MIM diyot bu uzak kızılötesi lazer emisyon tarafından üretilen bir 20 mV tepe-tepe maksimum sinyal algıladı. Dedektör çıkış sabiti 300 milisaniye zaman set, bir kilit-amplifikatör kullanılarak kaydedilmiş ve 20 mV oldu sensitivitesiy bilgisayara arabirim. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.
Tablo 1: Fark frekansı optik pompalanan CH 2 F 2 235,5 mikron lazer emisyonu için hesaplanan frekansına yakın CO 2 referans lazerler takımları 9 P 04 CO2 lazer emisyonu ile uyarıldığı zaman.
Tablo 2: optik pompalanan CH 2 F 2 235,5 mikron lazer ışınımı için Ölçülen yendi frekansları 9 P 04 CO2 lazer emisyonu ile uyarıldığı zaman. CO 2 referans lazerler İki takım kullanımı vardırd bilinen fark frekansı oluşturmak için (| demeti tarafından CO2 (I) 'in -ν CO2 (II) |).
Tablo 3: optik pompalanan CH 2 F 2 Yeni uzak kızılötesi lazer frekansları.
Yan Tablo A: bazı ilgili ticari bileşenleri de dahil deneysel sistemin teknik detaylar.
Bazı ek tartışma gerektiren protokolü içinde birkaç kritik adımlar vardır. Uzak kızılötesi lazer dalga boyu ölçerken adım 2.5.3 de belirtildiği gibi, bu kullanılıyor uzak kızılötesi lazer ışınımının aynı modunu sağlamak için önemlidir. Bir uzak kızılötesi lazer dalga boyu birden fazla modu (örneğin, TEM 00, vb TEM 01) lazer kavitesi içinde oluşturulabilir ve böylece uygun olarak boşluğa yakın modları dalga boyu 13,29 ölçmek için kullanılan tespit etmek önemlidir 41. Yüksek sıralı modları giderilmesinde yardımcı olmak için, iris her lazer boşluğunun içinde yer almaktadır. Doğru bir uzak kızılötesi lazer frekansını ölçerken, bu (TEM 00) modunda lazerler, özellikle CO 2 referans lazerler, onların temel faaliyet zorunludur. Süsen da simetrik spektrum analizör üzerinde uzak kızılötesi lazer tarafından takip desen sağlamak için kullanılır. Durumlar için burada birden çok-infrared lazer dalgaboyları 9 P 04, dalga boyu ile kalibre emici filtre, bir dizi durumunda olduğu gibi, uzak kızılötesi lazer dalga boylarını ayırt yardımcı olmak için kullanılmaktadır, belirli bir CO2 pompası hattı ile oluşturulur. Ayrıca uzak kızılötesi lazer boşluğu çıkan herhangi bir dağılmış CO2 lazer radyasyonu azaltmak için de kullanılabilir.
Bölüm 2.4 uzak kızılötesi lazer radyasyonun üretimini açıklar. Çok sayıda soruşturma boyunca, çok sayıda farklı dalga boyları biraz farklı aynı CO 2 lazer pompası seti tarafından oluşturulan frekansları telafi edilebileceğini bulmuşlardır. Bu inceleme sırasında ölçülen geri kalan dalga boyları 9 P 04 biraz farklı bir frekans kullanılarak elde edilmiştir Örneğin, 9 P 04 CO2 lazer pompası bir pompa frekansta F 2 CH 2 289,5 ve 724,9 um dalga boyu üretme kapasitesine sahip CO 2 lazer pompası. Bu accompl olduğuonun genişlemiş kazanç eğrisi (bu deneyde merkez frekansından yaklaşık ± 45 MHz) üzerinden CO 2 pompa lazer frekansını ayarlar PZT uygulanan gerilim değiştirerek ished. Özellikle bölüm 2.4 ele olmasa da, biz bu uzak kızılötesi lazer radyasyonu ararken bir dikkat çekici özelliği olduğuna inanıyorum.
Birden çok uzak kızılötesi lazer emisyonları, aynı frekans kaydırmanın aynı CO2 lazer pompası hattı ile oluşturulan durumlar için, bir lazer rezonatör interferogram (ya da boşluk taraması) oluşturulan farklı uzak kızılötesi lazer emisyonu tespit yardımcı olmak için yapılabilir . 45 - Şekil 9, uzak kızılötesi bir lazer kavitesi uzunluk 42 azalan bir fonksiyonu olarak çizilmiştir çıkış gücüne sahip tipik bir lazer rezonatör interferogram bir kısmını göstermektedir.
Bölüm 3.4, CO 2 iki ayrı set belirtildiği gibiReferans lazerler uzak kızılötesi lazer frekansını ölçmek için kullanılır. Bu vuruş frekansı üstünde veya CO 2 referans lazerler arasında oluşan fark frekansının altında olup olmadığı konusunda belirsizlik ortadan kaldırılmasına yardımcı olur. Zor olabilir uzak kızılötesi lazer frekans arttıkça yendi frekans hafif kayma gözlemleyerek zayıf yendi sinyalleri ile çalışırken bağımsız uzak kızılötesi lazer frekansını doğrulamak için bir yol sağlayan ile birlikte, özellikle yararlı olmuştur.
MIM diyot dedektör nedeniyle yüksek hız, hassasiyet ve geniş spektral kapsama 23,24 Bu deneysel sisteme önemli bir bileşenidir. Ancak, mekanik istikrarsızlık, duyarlılık elektromanyetik bozukluklara, kötü tekrarlanabilirlik ve onun hassasiyetini korurken tespit edebilen maksimum güç limitini dahil MIM diyot dedektör bazı sınırlamalar vardır. Uzak kızılötesi lazer fr ölçerkenequencies, MIM diyot dedektör hassasiyeti her CO 2 referans lazer güç 150 mW aşıldığında zamanla hızla azaldığı saptandı.
MIM diyot dedektör ötesinde, mevcut tekniğin ana sınırlama uzak kızılötesi lazer 4,31,46 istikrardır. Deneysel sistemin geçerli yapılandırmada bir sınırlama CO 2 pompa lazer ofset frekansını ölçmek için yetersizliğidir. Belirtildiği gibi, frekans kayması uzak kızılötesi lazer emisyonu ve CO2 pompası lazerin merkez frekansı oluşturmak için CO 2 lazer pompası tarafından kullanılan frekans arasındaki fark olarak tanımlanır. Böylece uzak kızılötesi lazer ortamının soğurma frekansı ve CO2 lazer pompası merkez frekansı arasındaki farkı temsil etmektedir. Tipik olarak, frekans kayması kolayca yanlışlıkla o dışarı dağınık herhangi bir CO2 lazer radyasyonu kullanılarak ölçülüruzak kızılötesi lazer boşluğuna f. Mevcut düzenlemede, ancak çok az CO2 lazer radyasyonu bu tür bir ölçüm için kullanılabilir. Frekans kayması ölçümü için diğer yöntemler projenin gelecekteki yineleme içine dahil edilebilir. Bu çift MIM diyot dedektör pompa radyasyon bir kısmını ilave ışın bölücülerin ve aynalar kullanarak içerir. Uzak kızılötesi lazer emisyon 25,34 spektroskopik geçişler atarken ofset frekans ölçümü faydalıdır.
Uzak kızılötesi lazer frekansları aynı zamanda iki optik pompalanır uzak kızılötesi lazer ve iki uzak kızılötesi bir lazer frekansı bilinmektedir ve referans frekansı 47 olarak kullanılır, bu şekilde, bir MİM diod detektörü bir mikrodalga kaynağı heterodyning ile ölçülmüştür. Daha doğru bir şekilde uzak kızılötesi frekansların kullanımı, bu discu benzer THz frekans tarak sentezi ile diğer teknikler kullanılarak mümkündürsayılı referanslarda bastırılacaktır. 48-54. THz görüntüleme 55 THz uygulamalarında optik pompalanan molekül lazerler lazer frekansları rolü genişletir ölçülmesi, ve lazerle çizme ile ilişkili kompleks spektrumu analizi ile yardımcı yüksek çözünürlüklü spektroskopisi 13,20 için THz radyasyon kaynağı olarak rolü orta 19,34,37.
Certain commercial equipment is identified in this paper to foster understanding. Such identification does not imply recommendation or endorsement by the authors, nor does it imply that the equipment identified is necessarily the best available for the purpose.
This work was supported in part by the Washington Space Grant Consortium under Award NNX10AK64H.
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. |
Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi
Izin talebiThis article has been published
Video Coming Soon
JoVE Hakkında
Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır