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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

          技術文章
            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、光纖傳感系統系統開發的連續出光(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,使得輸出光具有穩定的輸出波長,極窄的光譜線寬以及優異的邊模抑制比(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,需要采用穩定技術來實現。
            3、光纖通信系統則對線寬的要求相對寬松,主要用于發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。目標應該是長時間穩定的單頻工作,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輻射。這在噪聲頻率高時很容易實現,但是當噪聲頻率低時則對線寬的影響最重要。
            第三,需要優化激光器設計使激光器噪聲最小,尤其是相位噪聲。最好采用高的腔內功率和長諧振腔,盡管在這種情況下穩定的單頻工作更難實現。
            對系統優化需要了解不同噪聲源的重要性,因為根據占據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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