Характеристики на ширината на линията на едночестотни оптични лазери

Едночестотните оптични лазери имат много тясна гранична ширина на линията и формата на спектралната им линия е тип Лоренц, което е значително различно от едночестотните полупроводници. Причината е, че едночестотните оптични лазери имат по-дълги лазерни резонансни кухини и по-дълъг живот на фотоните в кухината. Това означава, че едночестотните оптични лазери имат по-нисък фазов шум и честотен шум от едночестотните полупроводникови лазери.

Резултатите от изпитването на ширината на линията на едночестотни фибролазери са свързани с времето за интегриране. Това време на интегриране често е трудно за разбиране. Всъщност това може да се разбира просто като време за „наблюдение и тестване“ на едночестотен оптичен лазер. През това време ние измерваме фазовия шум на спектъра чрез честота на биене, за да изчислим широчината на линията. Вземайки хетеродинния неравновесен M-Z интерферометър като пример, дължината на забавящото влакно е 50 km, индексът на пречупване на сърцевината на едномодовото влакно се приема за 1,5, а скоростта на светлината във вакуум е 3x108 метра/секунда, след това светлината в едномодовото влакно Закъснение от приблизително 4,8 ns се генерира за всеки 1 метър предаване, което е еквивалентно на забавяне от 240 us след 50 км оптично влакно.

Нека си представим, че едночестотният лазер, който ще се тества, се превръща в два клонинга с абсолютно еднакви характеристики след преминаване през оптичен сплитер 1:1. Един от клонингите работи 240us по-дълго от другия. Когато двата клонинга преминават през втория 1:1 Когато оптичният съединител се комбинира, клонинг, който работи 240us по-дълго, носи фазов шум. Поради влиянието на фазовия шум, едночестотният лазер след рекомбинация има определена ширина в спектъра в сравнение със състоянието преди стартиране. Казано по-професионално, този процес се нарича фазова шумова модулация. Тъй като разширението, причинено от модулацията, е двойна странична лента, ширината на спектъра на фазовия шум е два пъти по-голяма от ширината на линията на едночестотния лазер, който трябва да бъде измерен. За да се изчисли ширината на разширения спектър върху спектъра, е необходимо интегриране, така че това време се нарича време на интегриране.

Чрез горното обяснение можем да разберем, че трябва да има връзка между „времето за интегриране“ и измерената широчина на линията на едночестотен оптичен лазер. Колкото по-кратко е "времето за интегриране", толкова по-малко е въздействието на фазовия шум, причинен от клонинга, и толкова по-тясна е широчината на линията на измерване на едночестотния оптичен лазер.

За да го разберем от друг ъгъл, какво описва ширината на линията? са честотният шум и фазовият шум на едночестотен лазер. Самите тези шумове винаги съществуват и колкото по-дълго се натрупват, толкова по-очевиден става шумът. Следователно, колкото по-дълго отнема "тестът за наблюдение" на честотния шум и фазовия шум на едночестотен оптичен лазер, толкова по-голяма ще бъде измерената ширина на линията. Разбира се, времето, споменато тук, всъщност е много кратко, като наносекунди, микросекунди, милисекунди или до второ ниво. Това е здрав разум при тестване и измерване на произволен шум.

Колкото по-тясна е широчината на линията на спектъра на едночестотен оптичен лазер, толкова по-чист и по-красив ще бъде спектърът във времевия домейн, с изключително висок коефициент на потискане на страничния режим (SMSR) и обратно. Овладяването на тази точка може да определи едночестотната производителност на едночестотните лазери, когато условията за тестване на ширината на линията не са налични. Разбира се, поради техническите принципи и ограниченията на разделителната способност на спектрометъра (OSA), спектърът на едночестотните влакнести лазери не може да отразява количествено или точно неговата производителност. Преценката на фазовия шум и честотния шум е доста груба и понякога води до грешни резултати.

Действителната широчина на линията на едночестотните полупроводникови лазери обикновено е по-висока от тази на едночестотните влакнести лазери. Въпреки че някои производители представят много красиво индикаторите за ширина на линията на едночестотните полупроводникови лазери, действителните тестове показват, че граничната ширина на линията на едночестотните полупроводникови лазери е по-висока от тази на едночестотните полупроводникови лазери. Лазерът с честотни влакна трябва да е широк и неговите индикатори за честотен шум и фазов шум също трябва да са лоши, което се определя от структурата и дължината на едночестотната лазерна резонансна кухина. Разбира се, непрекъснато развиващата се едночестотна полупроводникова технология продължава да потиска фазовия шум и да стеснява широчината на линията на едночестотните полупроводникови лазери чрез значително увеличаване на дължината на външната кухина, удължаване на живота на фотона, контролиране на фазата и повишаване на прага за образуването на условия на стояща вълна в резонатора.