Un standard optic frecvență - lasere cu stabil radiații timp frecvență (10 -14 - 10 -15), reproductibilitatea (10 -13 - 10 -14). O. s. h. utilizat în nat. de cercetare și de a găsi practice. aplicarea în metrologie, radar, geofizica, comunicații, navigație și inginerie. divizarea frecvenței O. s. h. înainte de radio a făcut posibilă crearea de scara de timp bazată pe Opt perioada de utilizare. fluctuații.
O. s. Avantaje H. Oferta în comparație cu standardele de frecvență cuantice cu microunde: experimente legate de măsurarea frecvenței folosind lasere necesită mai puțin timp de t abs ... frecvența de 10 cu 4 - de 10 de 5 depășește standardele de frecvență nonlaser. Abs. Intensitatea și lățimea rezonanțelor. sunt referințe de frecvență în opt. domeniul 10 de 5 - 6 de 10 mai mare decât domeniul de microunde, cu aceleași atribute. lățime. Acesta vă permite să creați O. s. h. La scurt timp mai mare. Stabilitatea frecvenței. Când divizarea frecvenței cu OA. h. se referă la radio. Lățimea liniei de emisie se transformă greu (dacă se utilizează cu microunde gama standard de fluctuație a semnalului său prin multiplicarea frecvenței se extinde în mod semnificativ 10 5 -. 10 6). Rolul efectului Doppler pătratice, limitarea dolgovrem. Stabilitatea frecvenței și reproductibilitate, este identică.
principiu de stabilizare. Stabilizarea frecvenței laser, ca o gama de radio de standarde, bazate pe utilizarea liniilor spectrale ale gazului atomic sau molecular (Opt. Benchmarks), un mijloc ryh „legat“ frecvență v prin e Sistem automat. frecvența de control. lasere linie T. Pentru a. Gain depășesc în mod tipic semnificativ lățimea passband rezonatorului optic. instabilitatea (v) care generează o frecvență v, în majoritatea cazurilor, determinate de Opt schimbare. Lungimea de bază a rezonatorului. l sunt surse de instabilitate derivei termice, mecanice. și Difuzor. perturbație a elementelor structurale rezonatorului, fluctuațiile indicelui de refracție al descărcării de plasmă. Utilizarea optic. sistem închis-cadru generează o proporție de semnal. magnitudine și semn al nepotrivirii dintre frecvența v și linia spectrală centru v0 frecvență prin la- frecvență laser este reglat pe linia centrală (= v - v0 = 0). Rel. reglaj precizie invers proporțional. produsul liniei spectrale Q - pe raportul semnal / zgomot în afișajul său (lățimea liniei).
Pentru linia de radiații înguste și timp scurt de mare. Stabilitatea frecvenței (stabilitate în timp c) trebuie să fie utilizate criterii de intensitate suficient de mare lățime depășind semnificativ gama caracteristica de frecvență pentru perturbațiile lasere cu gaz Difuzor lățime caracteristică spectrală. tulburări
03-10 octombrie = 4Hz, totuși Hz dorită lățime de rezonanță (lățime relativă de 10 ~ 9 - 10 -10). Aceasta permite utilizarea de sisteme automate. frecvență de ajustare cu o bandă largă (10 4Hz) pentru eff. suprimarea fluctuațiilor rapide în lungimea cavității.
Pentru a realiza dolgovrem de mare. Stabilitatea frecvenței și reproductibilitate Opt necesare. linii de Q-factor ridicat. t. k. reduce influența decembrie factori privind schimbările de frecvență centrale linie.
repere optice. Folosit în gama de microunde de metode de obținere a liniilor spectrale înguste nu erau aplicabile în opt. Spectru (Doppler lărgime este mică în gama de microunde). Pentru sistemul de operare cu. h. importante metode la- permit obținerea rezonanțele la centrul liniei spectrale. Acest lucru face posibil să se refere direct frecvența de radiație cu frecvența tranziției cuantice. Promițând trei metode: metoda de absorbție saturate, precum și metoda de doi fotoni rezonanței spațiate Opt. câmpuri. DOS. rezultate pentru stabilizarea frecvenței laserelor obținute prin metoda de absorbție saturate-ing bazate pe interacțiunea neliniară a counterpropagating undelor luminoase cu gaz. celula de absorbtie Nonlinear cu gazul de joasă presiune poate fi în interiorul rezonator cu laser (cadru activ) și exterior (cadru pasiv). Datorită efectului de saturare (aliniere a unei populații de particule de niveluri de gaze în domeniu puternic) în centrul eșecului liniei de absorbție lărgită Doppler are loc cu lățimi uniforme la cer poate fi de 10 de 5 - 6 mai puțin de 10 lățime Doppler. În cazul în care scăderea internă captarea de celule care absoarbe la linia de centru duce la un vârf îngust în circuitul de alimentare în funcție de generarea de frecvențe. Lățimea rezonanței neliniare într-un gaz molecular de joasă presiune este determinată în primul rând de coliziuni și efecte datorită timpului finit de zbor al particulei prin fasciculul de lumină. Reducerea lățimii rezonanța este însoțită de o scădere bruscă a intensității (raportul. Cub de presiune).
Naib. rezonanțe de absorbție înguste cu saturate se referă shirinoy10 -11 preparate CH4 per komponentahi E vârtejul vibrațional. P (7) benzi v3 (cm. Spectrele moleculare), la- aproape de centrul liniei câștig HeNe laser la 3,39 microni. Pentru liniile exacte amplificare aliniere și absorbție folosesc 22 Ne și să nu mărească presiunea fie mediul activ este plasat în interiorul magnetul mediul activ laser. câmp (pentru E-componente).
Schema O. c. H. Ultracondensed foloseste rezonanta (cu o lățime de 10 -11 - clasifica. 10 - 12), ca referință este de la o stabilitate de frecvență auxiliară a laserului 2 cu o linie îngustă radiație acordabile cu laser 2 și obține sistem de rezonanță îngustă (Fig 1.). Înguste linie de emisie acordabile laserul-ing folosit pentru a obține rezonanță supernarrow este asigurată prin sincronizarea fază a laserului cu stabil.
Fig. 1. Conducerea unui standard de frecvență optică: CHFAP - frecvență blocată în fază; ECM - obținerea sistemului de rezonanță supernarrow; AFC - sistem automat de control al frecvenței; MH - generator de sunet; WP - de radio; D - un detector de fotografie.
Dolgovrem. stabilitate se realizează cu ajutorul laserului continuu acordabil setarea frecvenței sale la supernarrow rezonanță maximă folosind sistemul de extremă blocat. Este posibil să primiți atât valoare mare de timp scurt. și dolgovrem. Stabilitatea frecvenței și reproductibilitate.
Stabilitatea frecvenței. Naib. stabilitate înaltă frecvență este obținută în intervalul IR cu He - Ne laser (= 3.39) de la ext. celulă de absorbție. Deoarece. Abs. frecvența sa este cunoscută cu precizie ridicată (10, -11), atunci laserul poate fi folosit ca independent. frecvență de referință secundar pentru măsurarea abs. frecvențe. optic și IR dpapazonah. Lățimea liniei a radiației laser este de 0,07 Hz (Fig. 2). Stabilitatea frecvenței timpului de calculare a mediei = 1 - 100 este de 4 x 10 -15 (figura 3).
Dolgovrem. Stabilitatea frecvenței și reproductibilitate Nu - Ne-lasere Telesc. expansiunea fasciculului stabilizat de rezonanțe în liniile de absorbție pentru CH4 F 2 2 E (cm. de mai sus) cu Q
11. 10 ajunge la
10 -14. Principalul factor care limitează reproductibilitatea și acuratețea frecvenței, este efectul Doppler pătratică.
Fig. 2. Spectrul frecvenței bătăilor celor două lasere stabilizate independent nu - Ne / CH4.
Practic. interes O. s. h. bazate pe laser CO2 cu un extern. celulă de absorbție umplut perechi 192 OSO4. Linia de absorbție spectrală a vibrațiilor-vârtejul. P (40) ale moleculei benzii 192 v3 OSO4 coincide cu tranziția 001 linia P (14) - 10 ° laser CO2 (= 10.6) și are o structură hiperfină. Efectul Doppler pătratică datorită masei mari a moleculei este mică. Standard CO2 / OSO4 192 are o stabilitate de 10 -13 timp de 10 s și reproductibilitate frecvenței 10 -12. Pentru a stabiliza frecvența unui laser CO2 este utilizat, de asemenea, t. N. Metoda fluorescenței saturate la- avantaj este capacitatea de a stabiliza generarea de linii laser CO2. Stabilitatea frecvenței este realizată în 10 -12 = 50.
În regiunea vizibilă a spectrului nu este utilizat - Ne-lasere (= 0,633 microni, 0,612 microni), stabilizate prin rezonanțele de absorbție saturate I2 de vapori 127 și l2 129 la componentele structurii hiperfine a tranzițiilor electronice la- folosite ca Opt. lungime de undă standard, pentru metrologich. măsurători (vezi. metru) și spectroscopice. de cercetare. Naib. valori ridicate de stabilitate de frecvență cu OA. h Nu. - Ne / 127 și I2 No - Ne / I2 129 este de 1,9 x 10 -13 (= 270) și 2 x 10 -13 (= 100). Reproductibilitatea acestor lasere frecventa atinge 8 x 10 -12 și 6 x 10 -13.
Fig. 3. Stabilitatea de frecvență a timpului de mediere
Stabilizarea Frecvența unui laser de ioni de mare putere este de interes pentru dezvoltarea de lasere acordabile și laserele cu coloranți, centru de culoare. Ca Opt. cadru folosit rezonanțe îngust fluorescență intensă în 127 I2 lățime
100 kHz. Stabilitatea Realizat de 5 x 10 -14 la = 100 și reproductibilitate cu o frecventa de 1,5 x 10 -12.
ceasuri optice. O. s. H. Dotat cu o frecvență împărțind-o în sistemul radio este un dispozitiv care permite determinarea scara unitatea de timp - în al doilea rând - numărul perioadelor extrem de stabile optic. fluctuații. schema de vedere optic. include un standard de referință de ceas extrem de stabile nu sunt - Ne / CH4. lanț selectat și lasere blocate în fază, în infraroșu și generatoare submillimeter cu microunde oferind divizia optpch. frecvență radiodpapazon randament pentru frecvența standard de 1 și 5 MHz. Continuu. captura de fază generator de la o frecvență la alta (a se vedea. frecvență de priză) permite transmiterea de stabilitate inalta frecventa cu OA. h. în gama de radio, fără pierderi. Deoarece acțiune rapidă elemente neliniare pentru conversia frecvențelor lasere și armonici de ordin superior sunt folosite punct diode de metal - oxid - metalic (MOM-diode) cu o constantă de timp
10 -14 s. În timp ce sistemul nu este divizia de frecvență - standard, Ne / CH4 este greoaie. Este necesar să se simplifice la A. p. h. a devenit competitivă cu standardele de radio.
frecvențe de măsurare absolută. Pentru a măsura frecvențe optic. raza de acțiune necesară pentru a efectua multiplicarea frecvenței cunoscute gama standard de 10 cu 4 de radio - de 10 5 sau divizarea frecvenței măsurate a laserului la același număr de ori. Lung. timp abs. frecvență măsurători lasere au fost realizate în etape. frecvență mai întâi determinat lasere infrarosie comparând semnalul multiplicată de microunde cu un laser frecvență standard. Apoi, un cunoscut de frecvență cu laser înmulțit din nou și în comparație cu frecvența noului laser. Sinteza frecvenței de conducere în fiecare etapă de măsurare este exprimat prin formula în care vi - frecvență sintetizată, vi _1 - FPR frecvență cunoscută - măsurată de frecvență intermediară. Cu un factor cunoscut. multiplicarea frecvenței (n) este definit abs. Valoarea vi. Crearea Opt. Cronologie a deschis posibilitatea de măsurare absolută. frecvente cu laser cu cea mai mare precizie de 10 -13-10 -14.
Naib. frecventa masurata cu precizie a laserului nu este - Ne / CH4 (= 3,39 mm). Acest laser are o reproductibilitate ridicată a frecvențelor și este în mod convenabil o poziție intermediară între submillimeter și regiunea IR, cu o mână, și regiunea infraroșu apropiat și vizibil - pe de altă parte. Miercuri Frecventa [calculat D. Knight (D. Knight)] vCH4 = 88376181602,3 0,8 kHz.
Performanță îmbunătățită OA. h. datorită dezvoltării în continuare a metodei de absorbție saturate, precum și metodele bazate pe utilizarea optpch spațiate. câmpuri, rezonanțe absorbție cu doi fotoni și rezonanțe, particulele blocate. În combinație cu răcirea particulelor care formează rezonanțe cu Q
La 14 octombrie și permite obținerea stabilității frecvenței și reproductibilitate pe level.10 16 (vezi fig. Spectroscopie Nonlinear).