Linjebreddekarakteristika for enkeltfrekvensfiberlasere

Enkeltfrekvente fiberlasere har en meget snæver grænselinjebredde, og deres spektrale linjeform er Lorentz-typen, hvilket er væsentligt forskelligt fra enkeltfrekvente halvledere. Årsagen er, at enkeltfrekvente fiberlasere har længere laserresonanshulrum og længere fotonlevetider i hulrummet. Det betyder, at enkeltfrekvente fiberlasere har lavere fasestøj og frekvensstøj end enkeltfrekvente halvlederlasere.

Linjebreddetestresultaterne for enkeltfrekvensfiberlasere er relateret til integrationstiden. Denne integrationstid er ofte svær at forstå. Faktisk kan det ganske enkelt forstås som tiden til at "observere og teste" en enkeltfrekvens fiberlaser. I løbet af denne tid måler vi spektrumfasestøjen ved at slå frekvensen for at beregne linjebredden. Tager man det heterodyne ikke-ligevægts M-Z interferometer som et eksempel, er længden af ​​forsinkelsesfiberen 50 km, brydningsindekset for single-mode fiberkernen antages at være 1,5, og lysets hastighed i vakuum er 3x108 meter/sekund, så genereres lyset i single-mode fiber En forsinkelse på cirka 4,8 ns for hver 1 meter transmission, hvilket svarer til en forsinkelse på 240 us efter 50 km optisk fiber.

Lad os forestille os, at den enkeltfrekvenslaser, der skal testes, bliver to kloner med nøjagtig de samme egenskaber efter at have passeret gennem en 1:1 optisk splitter. En af klonerne kører 240 us længere end den anden. Når de to kloner passerer gennem den anden 1:1 Når den optiske kobler kombineres, bærer en klon, der kører 240 us længere, fasestøj. På grund af påvirkningen af ​​fasestøj har enkeltfrekvenslaseren efter rekombination en vis bredde i spektret sammenlignet med tilstanden før start. For at sige det mere professionelt kaldes denne proces fasestøjmodulering. Fordi udvidelsen forårsaget af modulering er dobbelt sidebånd, er fasestøjspektrets bredde to gange linjebredden af ​​den enkeltfrekvenslaser, der skal måles. For at beregne den udvidede spektrumbredde på spektret kræves integration, så denne tid kaldes integrationstiden.

Gennem ovenstående forklaring kan vi forstå, at der skal være en sammenhæng mellem "integrationstiden" og den målte linjebredde af en enkeltfrekvens fiberlaser. Jo kortere "integrationstiden" er, desto mindre er påvirkningen af ​​fasestøj forårsaget af klonen, og jo smallere er måleliniebredden af ​​enkeltfrekvensfiberlaseren.

For at forstå det fra en anden vinkel, hvad beskriver linjebredden? er frekvensstøjen og fasestøjen for en enkeltfrekvenslaser. Disse lyde eksisterer altid i sig selv, og jo længere de akkumuleres, jo mere tydelig bliver støjen. Derfor, jo længere "observationstesten" af frekvensstøjen og fasestøjen for en enkeltfrekvens fiberlaser tager, jo større vil den målte linjebredde være. Selvfølgelig er den tid, der er nævnt her, faktisk meget kort, såsom nanosekunder, mikrosekunder, millisekunder eller op til andet niveau. Dette er sund fornuft ved test og måling af tilfældig støj.

Jo smallere spektrum-linjebredden er på en enkelt-frekvens fiberlaser, jo renere og smukkere vil spektret i tidsdomænet være med ekstremt højt sidemodeundertrykkelsesforhold (SMSR) og omvendt. At mestre dette punkt kan bestemme enkeltfrekvens-ydeevnen for enkeltfrekvenslasere, når testbetingelser for linjebredde ikke er tilgængelige. På grund af spektrometerets (OSA) tekniske principper og opløsningsbegrænsninger kan spektret af enkeltfrekvensfiberlasere naturligvis ikke kvantitativt eller nøjagtigt afspejle dets ydeevne. Bedømmelsen af ​​fasestøj og frekvensstøj er ret grov og fører nogle gange til forkerte resultater.

Den faktiske linjebredde af enkelt-frekvens halvlederlasere er generelt højere end for enkelt-frekvens fiberlasere. Selvom nogle producenter præsenterer linjebreddeindikatorerne for enkeltfrekvenshalvlederlasere meget smukt, viser faktiske test, at grænseliniebredden for enkeltfrekvenshalvlederlasere er højere end for enkeltfrekvenshalvlederlasere. Frekvensfiberlaseren skal være bred, og dens frekvensstøj- og fasestøjindikatorer skal også være dårlige, hvilket bestemmes af strukturen og længden af ​​enkeltfrekvenslaserresonanshulrummet. Naturligvis fortsætter den kontinuerligt udviklende enkeltfrekvenshalvlederteknologi med at undertrykke fasestøj og indsnævre linjebredden af ​​enkeltfrekvenshalvlederlasere ved i høj grad at øge længden af ​​det eksterne hulrum, forlænge fotons levetid, kontrollere fasen og hæve tærsklen for dannelsen af ​​stående bølgeforhold i resonatoren.