પ્રકાશ તરંગ હસ્તક્ષેપના ચોક્કસ માપનમાં સિંગલ ફ્રીક્વન્સી સેમિકન્ડક્ટર લેસરનો ઉપયોગ

ની અરજીસિંગલ ફ્રીક્વન્સી સેમિકન્ડક્ટર લેસરપ્રકાશ તરંગ હસ્તક્ષેપના ચોક્કસ માપનમાં
સિંગલ ફ્રીક્વન્સીનો ઉપયોગસેમિકન્ડક્ટર લેસરફાઇબર ઓપ્ટિક હાઇડ્રોફોન્સ અને ગ્રાઉન્ડ લિસનિંગ ઇન્ટરફેરોમીટર્સ જેવા ચોકસાઇ માપન ક્ષેત્રોમાં ચર્ચા કરવામાં આવી છે, અને ઇન્ટરફેરોમીટર સિસ્ટમ્સના પ્રદર્શન પર લેસર કામગીરીની મુખ્ય અસરનું ઊંડાણપૂર્વક વિશ્લેષણ કરવામાં આવ્યું છે.

સિસ્ટમનું મુખ્ય માળખું અને કાર્ય સિદ્ધાંત: ફાઇબર ઓપ્ટિક હાઇડ્રોફોન સિસ્ટમ મુખ્યત્વે સેન્સિંગ હેડ અને ઇન્ટરફેરોમીટરથી બનેલી હોય છે (ઉદાહરણ તરીકે MZ ઇન્ટરફેરોમીટર લો). મૂળભૂત સિદ્ધાંત એ છે કે ધ્વનિ સંકેત (ધ્વનિ દબાણ Δ p) સેન્સિંગ હેડ પર કાર્ય કરે છે, જેના કારણે હોલો સિલિન્ડરની આસપાસ વીંટળાયેલા સેન્સિંગ ફાઇબરની લંબાઈ અને રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સમાં ફેરફાર થાય છે, જેનાથી ઓપ્ટિકલ પાથમાં ફેરફાર થાય છે. આ નાનો ઓપ્ટિકલ પાથ ફેરફાર (એટલે ​​કે ફેઝ ચેન્જ) ઇન્ટરફેરોમીટર દ્વારા ઉચ્ચ સંવેદનશીલતા સાથે શોધી કાઢવામાં આવે છે.

1. સેન્સર હેડ: તેનું મુખ્ય કાર્ય ધ્વનિ સ્પંદનોને ઇન્ટરફેરોમીટરના ઓપ્ટિકલ પાથમાં થતા ફેરફારોમાં રૂપાંતરિત કરવાનું છે. સંવેદનશીલતા ગુણાંક s ફાઇબર લંબાઈ L જેવા પરિબળો સાથે સંબંધિત છે, અને લાંબા સેન્સિંગ ફાઇબર સિસ્ટમ સંવેદનશીલતા સુધારવા માટે ફાયદાકારક છે.
2. ઇન્ટરફેરોમીટર: નાના તબક્કાના ફેરફારો શોધવા માટે તે "શ્રેષ્ઠ શસ્ત્ર" છે. આઉટપુટ પ્રકાશની તીવ્રતાનો તબક્કાના તફાવત સાથે કોસાઇન સંબંધ છે. ઓર્થોગોનલ ઓપરેટિંગ બિંદુ ((m+1/2) π) પર સ્ટેટિક તબક્કા પૂર્વગ્રહ φ ₀ ને સ્થિર કરીને, સિસ્ટમ સૌથી વધુ શોધ સંવેદનશીલતા પ્રાપ્ત કરી શકે છે.
3. સિસ્ટમ કામગીરીને અસર કરતા મુખ્ય પ્રકાશ સ્ત્રોત પરિમાણો: આ લેખ ઉચ્ચ તબક્કાના રિઝોલ્યુશન (≤ 1 μ રેડના લક્ષ્ય સાથે) પ્રાપ્ત કરવા પર લેસર કામગીરીની મર્યાદાઓનું વિશ્લેષણ કરવા પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરે છે.
4. લેસરફ્રીક્વન્સી અવાજ અને લાઇનવિડ્થ: લેસરનો ફ્રીક્વન્સી અવાજ ઇન્ટરફરેન્સ ફેઝ નોઇઝનું કારણ બની શકે છે, જેનાથી ઇન્ટરફરેન્સ ફ્રિન્જની દૃશ્યતા ઓછી થાય છે. લગભગ 1 મીટરના ઓપ્ટિકલ પાથ ડિફરન્સવાળા ઇન્ટરફેરોમીટર માટે, 1 μ રેડનું ફેઝ રિઝોલ્યુશન પ્રાપ્ત કરવા માટે, લેસરની લાઇનવિડ્થ લગભગ 30 Hz કરતા ઓછી હોવી જરૂરી છે. લેસરની ફ્રીક્વન્સી સ્થિરતા માટે આ ખૂબ જ ઊંચી આવશ્યકતા છે.પ્રકાશ સ્ત્રોત.
5. લેસર તીવ્રતાનો અવાજ: લેસરનો સંબંધિત તીવ્રતાનો અવાજ (RIN) સીધા જ હસ્તક્ષેપ સિગ્નલના તબક્કા ભૂલમાં રૂપાંતરિત થશે. લાક્ષણિક શોધ પ્રકાશ શક્તિ (~100 μ W) પર 1 μ rad નું તબક્કા રીઝોલ્યુશન પ્રાપ્ત કરવા માટે, લેસરનો RIN -120 dB થી નીચે ઘટાડવો જરૂરી છે. પ્રકાશ સ્ત્રોતની તીવ્રતાની સ્થિરતા માટે આ ખૂબ જ ઉચ્ચ આવશ્યકતા છે.

સારાંશમાં, ફાઇબર ઓપ્ટિક હાઇડ્રોફોન સિસ્ટમનું વિશ્લેષણ કરીને, હસ્તક્ષેપ સિદ્ધાંતના આધારે ચોકસાઇ માપનમાં અત્યંત સાંકડી લાઇનવિડ્થ (ઉચ્ચ આવર્તન સ્થિરતા) અને અત્યંત ઓછી તીવ્રતાવાળા અવાજના સંદર્ભમાં મુખ્ય પ્રકાશ સ્ત્રોત - સિંગલ ફ્રીક્વન્સી સેમિકન્ડક્ટર લેસર - માટેની કડક આવશ્યકતાઓ વિસ્તૃત કરવામાં આવી છે, અને મોટા પાયે સિસ્ટમ એપ્લિકેશનોમાં સામનો કરવામાં આવતા લેસર ફ્રીક્વન્સી સ્થિરીકરણ પડકારો રજૂ કરવામાં આવ્યા છે.