Linjebreddeegenskaper for enkeltfrekvensfiberlasere

Enkeltfrekvensfiberlasere har en veldig smal grenselinjebredde, og deres spektrale linjeform er Lorentz-typen, som er vesentlig forskjellig fra enkeltfrekvenshalvledere. Årsaken er at enkeltfrekvente fiberlasere har lengre laserresonanshulrom og lengre fotonlevetid i hulrommet. Dette betyr at enfrekvente fiberlasere har lavere fasestøy og frekvensstøy enn enfrekvente halvlederlasere.

Testresultatene for linjebredde for enkeltfrekvensfiberlasere er relatert til integrasjonstiden. Denne integreringstiden er ofte vanskelig å forstå. Faktisk kan det enkelt forstås som tiden for å "observere og teste" en enkeltfrekvensfiberlaser. I løpet av denne tiden måler vi spektrumfasestøyen ved å slå frekvens for å beregne linjebredden. Ta det heterodyne ikke-likevekts M-Z interferometeret som et eksempel, lengden på forsinkelsesfiberen er 50 km, brytningsindeksen til enkeltmodusfiberkjernen antas å være 1,5, og lyshastigheten i vakuum er 3x108 meter/sekund, da genereres lyset i enkeltmodusfiberen En forsinkelse på ca. 4,8 ns genereres for hver 1 meter overføring, som tilsvarer en forsinkelse på 240us etter 50 km med optisk fiber.

La oss forestille oss at enkeltfrekvenslaseren som skal testes blir to kloner med nøyaktig de samme egenskapene etter å ha passert gjennom en 1:1 optisk splitter. En av klonene kjører 240us lenger enn den andre. Når de to klonene passerer gjennom den andre 1:1 Når den optiske kobleren kombineres, bærer en klon som kjører 240us lenger fasestøy. På grunn av påvirkning av fasestøy har enkeltfrekvenslaseren etter rekombinasjon en viss bredde i spekteret sammenlignet med tilstanden før start. For å si det mer profesjonelt kalles denne prosessen fasestøymodulering. Fordi utvidelsen forårsaket av modulasjon er dobbelt sidebånd, er fasestøyspekterets bredde to ganger linjebredden til enkeltfrekvenslaseren som skal måles. For å beregne den utvidede spektrumbredden på spekteret kreves integrasjon, så denne tiden kalles integrasjonstiden.

Gjennom forklaringen ovenfor kan vi forstå at det må være en sammenheng mellom "integrasjonstiden" og den målte linjebredden til en enkeltfrekvent fiberlaser. Jo kortere "integrasjonstiden" er, desto mindre er effekten av fasestøy forårsaket av klonen, og jo smalere er målelinjebredden til enkeltfrekvensfiberlaseren.

For å forstå det fra en annen vinkel, hva beskriver linjebredden? er frekvensstøyen og fasestøyen til en enkeltfrekvenslaser. Disse lydene i seg selv eksisterer alltid, og jo lenger de akkumuleres, desto tydeligere blir støyen. Derfor, jo lengre "observasjonstesten" av frekvensstøyen og fasestøyen til en enkeltfrekvent fiberlaser tar, desto større vil den målte linjebredden være. Selvfølgelig er tiden nevnt her faktisk veldig kort, for eksempel nanosekunder, mikrosekunder, millisekunder eller opp til andre nivå. Dette er sunn fornuft ved testing og måling av tilfeldig støy.

Jo smalere spektrumlinjebredden til en enkeltfrekvensfiberlaser er, desto renere og vakrere vil spekteret i tidsdomenet være, med ekstremt høyt sidemodusundertrykkelsesforhold (SMSR), og omvendt. Å mestre dette punktet kan bestemme enkeltfrekvensytelsen til enkeltfrekvenslasere når testbetingelser for linjebredde ikke er tilgjengelige. Selvfølgelig, på grunn av de tekniske prinsippene og oppløsningsbegrensningene til spektrometeret (OSA), kan ikke spekteret til enkeltfrekvensfiberlasere kvantitativt eller nøyaktig gjenspeile ytelsen. Bedømmelsen av fasestøy og frekvensstøy er ganske grov og fører noen ganger til feil resultater.

Den faktiske linjebredden til enkeltfrekvente halvlederlasere er generelt høyere enn for enkeltfrekvente fiberlasere. Selv om noen produsenter presenterer linjebreddeindikatorene for enkeltfrekvenshalvlederlasere veldig vakkert, viser faktiske tester at grenselinjebredden for enkeltfrekvenshalvlederlasere er høyere enn for enkeltfrekvenshalvlederlasere. Frekvensfiberlaseren må være bred, og dens frekvensstøy- og fasestøyindikatorer må også være dårlige, noe som bestemmes av strukturen og lengden til enkeltfrekvenslaserresonanshulrommet. Selvfølgelig fortsetter den kontinuerlig utviklende enkeltfrekvenshalvlederteknologien å undertrykke fasestøy og begrense linjebredden til enkeltfrekvenshalvlederlasere ved å øke lengden på det ytre hulrommet kraftig, forlenge fotonlevetiden, kontrollere fasen og heve terskelen for dannelsen av stående bølgeforhold i resonatoren.