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技術文章

窄線寬激光器在設計時需要考慮以下因素

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  窄線寬激光器是一種用于物理學領域的激光器,它為M0PA結構光纖放大器、相干通訊、光纖傳感系統(tǒng)系統(tǒng)開發(fā)的連續(xù)出光(CW)、高輸出光功率(10mW)、窄線寬(典型值5KHz)外腔式(ECL)式半導體激光器。內置光纖光柵(FBG)濾波器,使得輸出光具有穩(wěn)定的輸出波長,極窄的光譜線寬以及優(yōu)異的邊模抑制比(SMSR≥30 dB)。
 

 

  窄線寬激光器的應用:
  1、一個很重要的應用是在傳感領域,例如壓力或者溫度光纖傳感器,各種干涉儀傳感,利用不同的吸收LIDAR來探測追蹤氣體,采用多普勒LIDAR測量風速。有些光纖傳感器需要激光器線寬為幾kHz,而在LIDAT測量中,100kHz線寬就足夠了。
  2、光學頻率測量需要光源線寬非常窄,需要采用穩(wěn)定技術來實現(xiàn)。
  3、光纖通信系統(tǒng)則對線寬的要求相對寬松,主要用于發(fā)射器或者用于探測或者測量。
 
  窄線寬激光器的主要影響因素:
  為了實現(xiàn)激光器具有很窄的輻射帶寬(線寬),在激光器設計時需要考慮以下因素:
  首先,需要實現(xiàn)單頻工作。這很容易通過采用小增益帶寬的增益介質和短的激光器諧振腔(得到大的自由光譜范圍)來實現(xiàn)。目標應該是長時間穩(wěn)定的單頻工作,不存在跳模。
  其次,需要最小化外界噪聲的影響。這需要穩(wěn)定的諧振腔設置(單色),或者特殊保護裝置來避免機械振動。電泵浦激光器需要采用低噪聲的電流或者電壓源,光學泵浦的激光器的泵浦光源則需要具有低的強度噪聲。另外,需要避免所有的反饋光波,例如采用法拉第隔離器。理論上外界噪聲影響小于內部噪聲,例如增益介質中的自發(fā)輻射。這在噪聲頻率高時很容易實現(xiàn),但是當噪聲頻率低時則對線寬的影響最重要。
  第三,需要優(yōu)化激光器設計使激光器噪聲最小,尤其是相位噪聲。采用高的腔內功率和長諧振腔,盡管在這種情況下穩(wěn)定的單頻工作更難實現(xiàn)。
  對系統(tǒng)優(yōu)化需要了解不同噪聲源的重要性,因為根據(jù)占據(jù)主要地位的噪聲源的不同需要采用不同的測量方式。例如,根據(jù)Schawlow-Townes方程最小化的線寬沒有必要最小化實際的線寬,如果實際線寬是由機械噪聲決定的。
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