定义
由不同光学频率的光叠加引起的光学强度振荡。
如果将两个具有不同光学频率的激光束叠加在测量光学强度的光电探测器上,如果满足某些条件,通常可以观察到节拍音符 - 即具有光学频率差异的信号:
- 两个光场的空间分布必须重叠,并且不得正交。 (例如,如果带有 TEM 的激光束,则可能没有节拍音符00和透射电镜01激发模式击中探测器。 稍微剪裁光束,甚至只是探测器表面的一些不均匀性,都可以解决这个问题。
- 极化态也不能是正交的。
- 光学频率差必须在光电探测器的带宽内。
- 显然,波长必须在光电探测器敏感的范围内。
图1:两个光振荡的叠加,频率差为 25 THz。底部两条曲线表示孤立振荡的电场强度,顶部曲线表示加性叠加。足够快的强度检测器将记录功率随不同频率的振荡。(在实践中,节拍音符的频率需要小得多才能检测到节拍。
由于快速光电探测器的带宽可达数十千兆赫兹(甚至更高),因此可以测量该数量级的光学频率差,例如通过使用电子频率计数器或电子频谱分析仪分析光电探测器输出。 它的一个重要应用是频率计量。 例如,可以通过记录该激光器与具有已知光学频率的近距离光信号之间的节拍音符来测量某些激光器的频率。 光学频率梳极大地促进了这种测量,该频率梳可以覆盖广泛的明确定义的光学频率,因此对于该大范围内的任何光学频率,都可以找到足够接近的参考频率进行节拍测量。
具有不相关激光噪声的两个自由运行的激光器的节拍音符的线宽分别大于每个激光器的线宽。 但是,如果两个激光器的相位噪声至少部分相关,则拍频线宽可能会更小。 在极端情况下,其中一个激光器可能是相位稳定的,以获得恒定的拍频,例如由某些电子振荡器定义。 如果相位差仅表现出很小的静止波动,则根据与电子振荡器同步的时钟测量的节拍音符的线宽可以正好为零。
光学节拍音符对于光学外差检测技术至关重要。