MỘTLaser laser độ rộng cực hẹp là một nguồn laser được thiết kế để tạo ra một chùm tia laser với một đường truyền quang phổ cực kỳ nhỏ trong phạm vi của một vài kHz xuống một vài Hz . Laser như vậy cung cấp ánh sáng kết hợp cao với sự ổn định tần số đặc biệt, rất quan trọng đối với các ứng dụng chính xác trong khoa học, và cảm nhận {
Các loại laser dòng chảy cực hẹp
Laser phản hồi phân tán (DFB) với khoang bên ngoài
Laser DFB tiêu chuẩn được tích hợp với các khoang bên ngoài hoặc các thành phần phản hồi để giảm linewidth .
Thích hợp cho các ứng dụng viễn thông và cảm biến cần thu hẹp dòng điện vừa phải .
Laser diode khoang bên ngoài (ECDL)
Sử dụng chip laser diode được ghép nối với cách tử nhiễu xạ bên ngoài hoặc phần tử chọn lọc bước sóng khác .
Đạt được các dòng điện trong phạm vi kHz đến khz .
Được sử dụng rộng rãi trong vật lý quang phổ và vật liệu nguyên tử .
Laser sợi có độ rộng dòng cực hẹp
Sử dụng các khoang sợi dài với các cách tử Bragg sợi phản chiếu cao (FBGS) .
Cung cấp đường truyền hẹp và công suất cao với chất lượng chùm tốt .
Phổ biến trong Lidar và Sensing .
Laser trạng thái rắn tần số đơn
Các ví dụ bao gồm ND: Laser YAG với Etalon hoặc ổn định tần số cách tử .
Cung cấp các đường dây cực kỳ Narrow (xuống Hz hoặc Sub-Hz) với công suất cao và tính ổn định .
Được sử dụng trong đo lường và đo lường chính xác .
Laser phản xạ Bragg (DBR) phân tán
Tương tự như DFB nhưng có phản xạ Bragg rời rạc bên ngoài mức tăng trung bình .
Đường dây thu hẹp phù hợp cho giao tiếp và cảm biến .
Laser thông báo hẹp dựa trên microresonator
Sử dụng các bộ cộng hưởng chế độ Gallery Whispering hoặc bộ cộng hưởng vi mô làm các yếu tố phản hồi chọn lọc tần số .
Công nghệ mới nổi cho các nguồn nhỏ gọn, cực kỳ ổn định .
Laser Cascade Laser (QCL) với các kỹ thuật thu hẹp độ rộng dòng
Đối với hoạt động dòng điện cực đại giữa hồng ngoại, QCL với các phương thức ổn định bên ngoài .}
Nguyên tắc làm việc
Xác định độ rộng quang phổ:
Độ rộng của dòng laser được xác định bởiTiếng ồn pha, Độ dài khoang, đạt được tính chất trung bình, Vàcơ chế phản hồi.
Laser laser dòng cực hẹp sử dụng các khoang mở rộng hoặc bộ cộng hưởng cao để tăng tuổi thọ photon và giảm biến động pha .
Phản hồi chọn lọc tần số bên ngoài:
Các yếu tố như cách tử nhiễu xạ, etalons hoặc các cách tử Bragg sợi cung cấp lọc quang phổ hẹp .
Phản hồi này thu hẹp phổ phát xạ bằng cách buộc lasing trên một chế độ dọc duy nhất .
Ổn định tích cực và thụ động:
Ổn định tích cựcBao gồm kiểm soát phản hồi bằng các phần tử áp điện, điều khiển nhiệt độ hoặc điều chỉnh hiện tại để khóa tần số .
Ổn định thụ độngSử dụng các khoang hoặc bộ cộng hưởng cực ổn định để ngăn chặn nhiễu tần số .
Giảm nguồn tiếng ồn:
Thiết kế giảm thiểu nhiễu phát xạ tự phát, dao động nhiệt và các rung động cơ học, góp phần mở rộng dòng điện .
Đầu ra mạch lạc:
Chùm đầu ra có sự kết hợp thời gian cao và tần số được xác định rõ, làm cho nó trở nên lý tưởng cho các phép đo nhiễu nhạy cảm .
Chức năng
Nguồn ánh sáng kết hợp cao:Cung cấp ánh sáng laser với tần số và pha cực kỳ ổn định .
Tần suất ổn định:Duy trì bước sóng chính xác trong các khoảng thời gian dài và các biến thể môi trường .
Hoạt động chế độ theo chiều dọc duy nhất:Tạo ra đầu ra laser trên một tần số duy nhất với chế độ tối thiểu nhảy .
Tiếng ồn pha thấp:Cần thiết cho các ứng dụng yêu cầu thời gian chính xác và tham chiếu tần số .
Cho phép quang phổ độ phân giải cao:Giải quyết các tính năng quang phổ tốt trong các nghiên cứu nguyên tử, phân tử và quang học .
Hỗ trợ giao tiếp mạch lạc:Cho phép các định dạng điều chế nâng cao yêu cầu các nhà mạng ổn định .
Cơ sở cho các combs tần số và đo lường:LineWidth cực kỳ quan trọng đối với đồng hồ quang học và đo lường chính xác .
Ứng dụng
Quang phổ độ phân giải cao
Được sử dụng để thăm dò các chuyển đổi nguyên tử và phân tử với độ chính xác cực cao .
Cho phép phát hiện các dịch chuyển nhỏ trong các mức năng lượng .
Đồng hồ nguyên tử quang và tiêu chuẩn tần số
Cung cấp các tài liệu tham khảo quang ổn định cho chấm công và đo lường thế hệ tiếp theo .
Truyền thông quang học mạch lạc
Hỗ trợ các định dạng điều chế kết hợp (qpsk, 16- qam) bằng cách cung cấp các tần số sóng mang ổn định .
Cho phép truyền dữ liệu công suất cao đường dài .
Lidar và Viễn thám
Cải thiện độ phân giải phạm vi và độ chính xác với laser nhiễu pha hẹp, laser nhiễu pha thấp .
Được sử dụng trong cảm biến khí quyển, phương tiện tự trị và ánh xạ .
Cảm biến giao thoa và đo lường
Quan trọng đối với các con quay sợi quang, máy dò sóng hấp dẫn (như ligo) và các phép đo độ dài chính xác .
Quan điểm Quang học và Thông tin lượng tử
Cho phép điều khiển chính xác trạng thái photon để giao tiếp và điện toán lượng tử .
Photonics vi sóng
Chuyển đổi tín hiệu quang cực ổn định thành tín hiệu vi sóng hoặc RF với nhiễu pha thấp .
Làm mát bằng laser và bẫy
Cung cấp các tần số ổn định cho các nguyên tử và ion làm mát trong các thí nghiệm vật lý .
Bảng tóm tắt
| Tính năng | Sự miêu tả |
|---|---|
| Độ rộng | Thông thường <1 kHz, có thể xuống Hz hoặc Sub-Hz |
| Công suất đầu ra | Từ milliwatts đến watts tùy theo loại |
| Ổn định | Khoang bên ngoài, nhiệt độ, piezo, phản hồi |
| Độ dài kết hợp | Km đến hàng ngàn km |
| Lợi thế chính | Sự kết hợp cao, độ ổn định tần số, tiếng ồn thấp |
| Bước sóng phổ biến | Có thể nhìn thấy hồng ngoại tùy thuộc vào loại laser |
| Ứng dụng | Đo lường, Truyền thông, Lidar, Quang học lượng tử |