प्रकाश तरंग व्यतिकरणाच्या अचूक मापनात एकल वारंवारता सेमीकंडक्टर लेसरचा उपयोग

अर्जएकल वारंवारता सेमीकंडक्टर लेझरप्रकाश तरंग व्यत्ययाच्या अचूक मापनात
एकल वारंवारतेचा वापरसेमीकंडक्टर लेझरफायबर ऑप्टिक हायड्रोफोन आणि ग्राउंड लिसनिंग इंटरफेरोमीटर यांसारख्या अचूक मापन क्षेत्रांमधील बाबींवर चर्चा केली आहे, आणि इंटरफेरोमीटर प्रणालींच्या कार्यक्षमतेवर लेझरच्या कार्यक्षमतेच्या मुख्य प्रभावाचे सखोल विश्लेषण केले आहे.

प्रणालीची मूळ रचना आणि कार्यतत्त्व: फायबर ऑप्टिक हायड्रोफोन प्रणाली मुख्यत्वे सेन्सिंग हेड आणि इंटरफेरोमीटर (उदाहरण म्हणून एमझेड इंटरफेरोमीटर) यांनी बनलेली असते. याचे मूळ तत्त्व असे आहे की, ध्वनी सिग्नल (ध्वनी दाब Δp) सेन्सिंग हेडवर कार्य करतो, ज्यामुळे पोकळ सिलेंडरभोवती गुंडाळलेल्या सेन्सिंग फायबरच्या लांबीत आणि अपवर्तनांकात बदल होतो, आणि त्यामुळे प्रकाशीय मार्गात बदल घडून येतो. प्रकाशीय मार्गातील हा लहान बदल (म्हणजेच फेज बदल) इंटरफेरोमीटरद्वारे उच्च संवेदनशीलतेने शोधला जातो.

१. सेन्सर हेड: ध्वनी कंपनांचे इंटरफेरोमीटरच्या प्रकाशीय मार्गातील बदलांमध्ये रूपांतर करणे हे त्याचे मुख्य कार्य आहे. संवेदनशीलता गुणांक s हा फायबरची लांबी L सारख्या घटकांशी संबंधित असतो आणि प्रणालीची संवेदनशीलता सुधारण्यासाठी लांब सेन्सिंग फायबर फायदेशीर ठरतात.
२. इंटरफेरोमीटर: लहान कला बदल शोधण्यासाठी हे 'सर्वोत्तम शस्त्र' आहे. आउटपुट प्रकाशाची तीव्रता आणि कला फरक यांच्यात कोसाइन संबंध असतो. ऑर्थोगोनल ऑपरेटिंग पॉईंट ((m+1/2) π) वर स्थिर कला बायस φ ₀ स्थिर करून, ही प्रणाली सर्वोच्च शोध संवेदनशीलता प्राप्त करू शकते.
३. सिस्टमच्या कार्यक्षमतेवर परिणाम करणारे प्रमुख प्रकाश स्रोत पॅरामीटर्स: हा लेख उच्च फेज रिझोल्यूशन (≤ १ μ rad च्या लक्ष्यासह) साध्य करण्यामधील लेझर कार्यक्षमतेच्या मर्यादांचे विश्लेषण करण्यावर लक्ष केंद्रित करतो.
4. लेझरफ्रिक्वेन्सी नॉईज आणि लाइनविड्थ: लेझरच्या फ्रिक्वेन्सी नॉईजमुळे इंटरफेअरन्स फेज नॉईज निर्माण होऊ शकतो, ज्यामुळे इंटरफेअरन्स फ्रिंजची दृश्यमानता कमी होते. सुमारे १ मीटर ऑप्टिकल पाथ डिफरन्स असलेल्या इंटरफेरोमीटरमध्ये, १ μrad चे फेज रिझोल्यूशन मिळवण्यासाठी, लेझरची लाइनविड्थ सुमारे ३० Hz पेक्षा कमी असणे आवश्यक आहे. फ्रिक्वेन्सी स्थिरतेसाठी ही एक खूप उच्च आवश्यकता आहे.प्रकाश स्रोत.
५. लेझर तीव्रतेचा गोंगाट: लेझरचा सापेक्ष तीव्रता गोंगाट (RIN) थेट व्यतिकरण सिग्नलच्या फेज त्रुटीमध्ये रूपांतरित होतो. साधारण शोधन प्रकाश शक्तीवर (~१०० μW) १ μrad चे फेज रिझोल्यूशन मिळवण्यासाठी, लेझरचा RIN -१२० dB पेक्षा कमी करणे आवश्यक आहे. प्रकाश स्रोताच्या तीव्रतेच्या स्थिरतेसाठी ही एक अत्यंत उच्च आवश्यकता आहे.

सारांशतः, फायबर ऑप्टिक हायड्रोफोन प्रणालीचे विश्लेषण करून, व्यतिकरण तत्त्वावर आधारित अचूक मापनामध्ये मुख्य प्रकाश स्रोत - एकल वारंवारता सेमीकंडक्टर लेझर - साठी अत्यंत अरुंद लाइनविड्थ (उच्च वारंवारता स्थिरता) आणि अत्यंत कमी तीव्रता नॉईजच्या बाबतीत असलेल्या कठोर आवश्यकतांचे सविस्तर वर्णन केले आहे, आणि मोठ्या प्रमाणावरील प्रणाली अनुप्रयोगांमध्ये लेझर वारंवारता स्थिरीकरणामध्ये येणारी आव्हाने सादर केली आहेत.