Transmissiohilaan perustuvan laserin käyttö optisessa epälineaarisessa taajuuskahdentamisessa
No Thumbnail Available
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Helsinki University of Technology |
Diplomityö
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author
Instructions for the author
Authors
Date
2001
Department
Major/Subject
Mittaustekniikka
Mcode
S-108
Degree programme
Language
fi
Pages
viii + 60 s. + liitt. 13
Series
Abstract
Optisten mittausten nykyisen tarkkuuden ja toistettavuuden saavuttamisen edellytyksenä on ollut stabiilien lasereiden olemassaolo mitattavilla aallonpituusalueilla. Ultraviolettialueen mittauksia on kuitenkin vaikeuttanut pienikokoisten ja aallonpituudeltaan säädettävien lasereiden puute. Laserlähteen tärkeys korostuu ultraviolettialueella, jossa detektorien aallonpituusriippuvuus, jota radiometrisissä kalibroinneissa voidaan arvioida matemaattisen mallin avulla, on suuri. Laserilla muodostettu hyvä referenssipiste pienentäisi mallin epävarmuutta merkittävästi ja mahdollistaisi alle prosentin kalibrointiepävarmuuksien saavuttamisen. Aallonpituudeltaan säädettävillä ultraviolettialueen lasereilla on myös spektroskooppisia sovelluksia ympäristön mittauksissa, lääketieteessä, sekä teollisuudessa. Puolijohdelasereiden voimakas kehitys on tehnyt niistä käyttökelpoisia optisissa mittauksissa ja spektroskopiassa. Niiden ominaisuudet; suuri teho, pieni koko, hyvä säädettävyys ja edullinen hinta eivät yhdisty muissa lasertyypeissä. Lyhin puolijohdelaserilla saavutettu aallonpituus on noin 400 nm eikä puolijohdelasereita voida näinollen suoraan käyttää ultraviolettialueen mittauksissa. Puolijohdelasereiden suuren ulostulotehon ansiosta on kuitenkin mahdollista käyttää epälineaarisia taajuusmuunnosmenetelmiä, kuten taajuuskahdentamista, ultraviolettivalon synnyttämiseen. Työssä toteutettiin jatkuvatoiminen ja säädettävä 320 nm alueella toimiva ultraviolettilaser kahdentamalla punaisen 635 nm alueen puolijohdelaserin taajuus. Puolijohdelaserin spektraalisten ominaisuuksien parantamiseksi sitä käytetään ns. hilakaviteetti - konfiguraatiossa. Kahdennettu taajuus muodostetaan optisesti epälineaarisessa beta-bariumboraatti -kiteessä, joka on asetettu ulkopuoliseen optiseen resonaattoriin ulostulotehon kasvattamiseksi. Spektroskopiassa välttämättömän suuren ja jatkuvan taajuuden säätöalueen saavuttamiseksi laserin taajuus on lukittu ulkopuolisen resonaattorin ominaistaajuudelle lock-in tekniikkaa käyttäen. Toteutetun ultraviolettilaserin intensiteettistabiilisuus on erittäin hyvä ja paras saavutettu ulostuloteho on noin 36 µW, mikä riittää yllä mainittuihin sovelluksiin. Ulostulotehoa voidaan edelleen parantaa optimoimalla laitteiston säätöjä ja myöhemmässä vaiheessa käyttämällä uudentyyppisiä puolijohdelasereita ja epälineaarisia kiteitä. Epälineaarinen taajuuskahdennusprosessi toimii teorian ennustamalla tavalla.Description
Supervisor
Ikonen, ErkkiThesis advisor
Merimaa, MikkoKeywords
nonlinear optics, epälineaarinen optiikka, optical frequency doubling, optinen taajuuskahdentaminen, transmission grating, transmissiohila, ultraviolet, ultravioletti