Charakterystyka szerokości linii laserów światłowodowych o pojedynczej częstotliwości

Lasery światłowodowe o pojedynczej częstotliwości mają bardzo wąską granicę szerokości linii i kształt linii widmowej Lorentza, który znacznie różni się od półprzewodników o pojedynczej częstotliwości. Dzieje się tak dlatego, że lasery światłowodowe o pojedynczej częstotliwości mają dłuższe wnęki rezonansowe lasera i dłuższy czas życia fotonów wewnątrz wnęki. Oznacza to, że lasery światłowodowe o pojedynczej częstotliwości charakteryzują się niższymi szumami fazowymi i częstotliwościowymi niż lasery półprzewodnikowe o pojedynczej częstotliwości.
Wyniki testów szerokości linii laserów światłowodowych o pojedynczej częstotliwości są powiązane z czasem całkowania. Ten czas całkowania jest często trudny do zrozumienia, w rzeczywistości można go po prostu zrozumieć jako „test obserwacyjny” czasu lasera światłowodowego o pojedynczej częstotliwości, podczas którego strzelamy środkami częstotliwościowymi do pomiaru szumu fazy widmowej w celu obliczenia szerokości linii. Weźmy jako przykład samoabsorbujący nierównowagowy interferometr MZ, długość światłowodu opóźniającego wynosi 50 km, przyjmuje się, że współczynnik załamania rdzenia światłowodu jednomodowego wynosi 1,5, prędkość światła w próżni wynosi 3x108 m/s, wówczas światło w transmisji światłowodu jednomodowego o długości około 1 metra spowoduje opóźnienie około 4,8 ns, po 50 km światłowodu odpowiada wytworzeniu opóźnienia 240 us.
Weźmy do testowania laser jednoczęstotliwościowy po tym, jak wyobraźmy sobie rozdzielacz optyczny 1:1 na 2 kęsy o identycznych właściwościach, jeden z kęsów niż drugi przebiegł o 240us więcej, gdy dwa kęsy, a następnie przez drugi kęs optyczny 1:1 złącze sprzęgające, 240us więcej niż kęs z szumem fazowym, ze względu na wpływ szumu fazowego, ponownie połączył laser o pojedynczej częstotliwości i nie wyruszył przed stanem lasera w porównaniu do. W widmie jest pewna szerokość , nieco bardziej profesjonalny, proces ten nazywa się modulacją szumu fazowego, ponieważ modulacja spowodowana rozprzestrzenianiem się pasma dwustronnego, więc szerokość widma szumu fazowego należy mierzyć szerokość linii lasera o pojedynczej częstotliwości 2 razy. W widmie do obliczenia szerokości widmowej tego poszerzenia należy zastosować środki całkujące, dlatego czas ten nazywany jest czasem całkowania.
Dzięki powyższemu wyjaśnieniu będziemy w stanie zrozumieć, że „czas integracji” i szerokość linii pomiarowej lasera światłowodowego o pojedynczej częstotliwości muszą mieć związek pomiędzy. Im krótszy jest „czas integracji”, tym mniejszy jest efekt szumu fazowego wywołanego rozszczepieniem, tym węższa jest szerokość linii pomiarowej lasera światłowodowego o pojedynczej częstotliwości.
Inaczej mówiąc, co opisuje szerokość linii? Jest to szum częstotliwościowy i szum fazowy lasera jednoczęstotliwościowego. Hałasy te zawsze istniały, im dłuższy skumulowany czas, tym bardziej oczywisty jest hałas, więc im dłuższy jest „test obserwacyjny” szumu częstotliwości i szumu fazowego lasera światłowodowego o pojedynczej częstotliwości, tym zmierzona szerokość linii będzie większa. Oczywiście czas tutaj wymieniony jest w rzeczywistości bardzo krótki, na przykład nanosekundy, mikrosekundy, milisekundy, aż do drugiego poziomu, który jest zdroworozsądkowym pomiarem testowym losowego szumu.
Im węższa szerokość linii widmowej lasera światłowodowego o pojedynczej częstotliwości, tym czystsze i ładniejsze jest widmo w dziedzinie czasu, z bardzo wysokim współczynnikiem tłumienia trybu bocznego (SMSR) i odwrotnie. Opanowanie tego punktu może nastąpić w przypadku braku warunków testowych szerokości linii w celu określenia wydajności laserów jednoczęstotliwościowych przy jednej częstotliwości, oczywiście ze względu na spektrometr (OSA) mający własne zasady techniczne, a także ograniczenia rozdzielczości, jedno- Widma lasera światłowodowego o częstotliwości nie mogą ilościowo ani dokładnie odzwierciedlać szumu fazowego i szumu częstotliwościowego, ocena ta jest dość przybliżona i czasami przyniesie błędne wyniki.
Lasery półprzewodnikowe o pojedynczej częstotliwości są na ogół wyższe niż rzeczywista szerokość linii laserów światłowodowych o jednej częstotliwości, chociaż niektórzy producenci laserów półprzewodnikowych o jednej częstotliwości wspominają o szerokości linii bardzo pięknych wskaźników, rzeczywisty test pokazuje, że lasery półprzewodnikowe o jednej częstotliwości niż lasery światłowodowe o pojedynczej częstotliwości, do granicy szerokości linii laserów światłowodowych o pojedynczej częstotliwości, która jest szersza niż częstotliwość szumu, a wskaźniki szumu fazowego są również gorsze, co oznacza strukturę wnęki rezonansowej lasera o pojedynczej częstotliwości i długość decyzji . Oczywiście ciągły rozwój technologii półprzewodników o pojedynczej częstotliwości poprzez znaczne zwiększenie długości zewnętrznej wnęki, wydłużenie żywotności fotonów, kontrolę fazy w celu poprawy warunków fali stojącej we wnęce rezonansowej utworzonej przez próg i inne sposoby ciągłego hamowania fazy szum, zawężający szerokość linii lasera półprzewodnikowego o pojedynczej częstotliwości. Będziemy przedstawiać technologię lasera półprzewodnikowego o pojedynczej częstotliwości podczas naszych przyszłych seminariów na temat technologii produktów.