Linjebreddsegenskaper hos enkelfrekvensfiberlasrar

Enkelfrekvensfiberlasrar har en mycket smal gränslinjebredd, och deras spektrala linjeform är av Lorentz-typ, vilket skiljer sig väsentligt från enkelfrekvenshalvledare. Anledningen är att enkelfrekvensfiberlasrar har längre laserresonanshåligheter och längre fotonlivslängder i kaviteten. Detta innebär att enfrekventa fiberlasrar har lägre fasbrus och frekvensbrus än enfrekventa halvledarlasrar.

Linjebreddstestresultaten för enkelfrekvensfiberlasrar är relaterade till integrationstiden. Denna integrationstid är ofta svår att förstå. I själva verket kan det enkelt förstås som tiden att "observera och testa" en enkelfrekvensfiberlaser. Under denna tid mäter vi spektrumfasbruset genom att slå frekvensen för att beräkna linjebredden. Om man tar den heterodyne icke-jämviktsinterferometern M-Z som ett exempel, är längden på fördröjningsfibern 50 km, brytningsindexet för singelmodsfiberkärnan antas vara 1,5 och ljusets hastighet i vakuum är 3x108 meter/sekund, då genereras ljuset i singelmodsfibern En fördröjning på cirka 4,8 ns genereras för varje 1 meters överföring, vilket motsvarar en fördröjning på 240us efter 50 km optisk fiber.

Låt oss föreställa oss att enkelfrekvenslasern som ska testas blir två kloner med exakt samma egenskaper efter att ha passerat en 1:1 optisk splitter. En av klonerna löper 240us längre än den andra. När de två klonerna passerar genom den andra 1:1 När den optiska kopplaren kombineras, bär en klon som kör 240us längre fasbrus. På grund av påverkan av fasbrus har enkelfrekvenslasern efter rekombination en viss bredd i spektrumet jämfört med tillståndet före start. För att uttrycka det mer professionellt kallas denna process för fasbrusmodulering. Eftersom breddningen orsakad av modulering är dubbelt sidband, är fasbrusspektrumbredden två gånger linjebredden för enkelfrekvenslasern som ska mätas. För att beräkna den breddade spektrumbredden på spektrumet krävs integration, så denna tid kallas integrationstiden.

Genom ovanstående förklaring kan vi förstå att det måste finnas ett samband mellan "integrationstiden" och den uppmätta linjebredden för en enkelfrekvensfiberlaser. Ju kortare "integreringstiden" är, desto mindre är påverkan av fasbrus som orsakas av klonen, och desto smalare är mätlinjebredden för enkelfrekvensfiberlasern.

För att förstå det från en annan vinkel, vad beskriver linjebredden? är frekvensbrus och fasbrus för en enkelfrekvenslaser. Dessa ljud i sig finns alltid, och ju längre de ackumuleras, desto tydligare blir bruset. Därför, ju längre "observationstestet" av frekvensbruset och fasbruset för en enkelfrekvensfiberlaser tar, desto större blir den uppmätta linjebredden. Naturligtvis är tiden som nämns här faktiskt väldigt kort, till exempel nanosekunder, mikrosekunder, millisekunder eller upp till den andra nivån. Detta är sunt förnuft vid testning och mätning av slumpmässigt brus.

Ju smalare spektrumlinjebredden är för en enkelfrekvensfiberlaser, desto renare och vackrare blir spektrumet i tidsdomänen, med extremt hög sidolägesundertryckningsförhållande (SMSR) och vice versa. Att bemästra denna punkt kan bestämma enkelfrekvensprestandan för enkelfrekvenslasrar när testförhållanden för linjebredd inte är tillgängliga. Naturligtvis, på grund av spektrometerns (OSA) tekniska principer och upplösningsbegränsningar, kan spektrumet för enkelfrekvensfiberlasrar inte kvantitativt eller exakt återspegla dess prestanda. Bedömningen av fasbrus och frekvensbrus är ganska grov och leder ibland till felaktiga resultat.

Den faktiska linjebredden för enfrekventa halvledarlasrar är i allmänhet högre än den för enfrekventa fiberlasrar. Även om vissa tillverkare presenterar linjebreddsindikatorerna för enkelfrekvenshalvledarlasrar mycket vackert, visar faktiska tester att gränslinjebredden för enkelfrekvenshalvledarlasrar är högre än för enkelfrekvenshalvledarlasrar. Frekvensfiberlasern måste vara bred, och dess frekvensbrus- och fasbrusindikatorer måste också vara dåliga, vilket bestäms av strukturen och längden av den enfrekventa laserresonanskaviteten. Naturligtvis fortsätter den kontinuerligt utvecklande enkelfrekvenshalvledarteknologin att undertrycka fasbrus och minska linjebredden för enkelfrekvenshalvledarlasrar genom att kraftigt öka längden på den externa kaviteten, förlänga fotonlivslängden, kontrollera fasen och höja tröskeln för bildandet av stående vågförhållanden i resonatorn.