UmLaser de largura de linha ultra-narrow é uma fonte de laser que emite luz com umlargura de linha espectral extremamente pequena, normalmente<100 kHze em alguns sistemas avançados, para baixo até<1 Hz. Esses lasers são projetados para aplicações que exigemEstabilidade extrema de frequência, alta coerência, eruído de fase baixa.
Definição
Linha de linharefere -se aolargura espectral(em Hz) da frequência de emissão do laser .
UmUltra-Narrow Line Larwidthsignifica que o laser emite luz concentrada em uma faixa de frequência extremamente apertada -perto de uma única frequência pura.
Alcançado porminimizar flutuações de frequênciacausado por ruído térmico, mecânico ou quântico .
Como funciona
Tecnologias usadas para obter largura de linha ultra-narrow:
| Técnica | Função |
|---|---|
| Design de cavidade externa (ECL) | Alonga o ressonador para reduzir a largura de linha e aumentar a seletividade da frequência |
| Ressonador de alto Q. | Usa cavidades ópticas de baixa perda para filtragem nítida de ressonância |
| Feedback óptico | Cavidades de referência externa para estabilização de frequência |
| Drivers atuais de baixo ruído | Reduz o ruído eletrônico que pode ampliar a largura de linha |
| Isolamento térmico e mecânico | Estabiliza o ambiente para evitar a deriva da frequência |
Largura de linha típica
| Tipo de laser | Largura de linha típica |
|---|---|
| Laser de Fabry-PoT | 1–10 MHz |
| DFB Laser | 100 kHz - 1 MHz |
| Laser de largura de linha ultra-narrow | <100 kHz → <1 Hz |
Comprimentos de onda comuns
1550 nm-Banda C Telecom (mais comum)
1064 nm- ND: YAG e sistemas de detecção
780 nm, 850 nm, 633 nm- para aplicações atômicas, quânticas e de metrologia
Parâmetros -chave
| Parâmetro | Descrição |
|---|---|
| Linha de linha | Geralmente<100 kHz, often <1 kHz, sometimes <1 Hz |
| Ruído de fase | Extremamente baixo, crítico para sistemas coerentes |
| Ruído de intensidade relativa (rin) | Baixo, muitas vezes suprimido por estabilização interna |
| Potência de saída | Normalmente 1-100 MW, mas pode ser maior |
| Estabilidade do comprimento de onda | Segurado para dentro<1 pm or <0.1 GHz over time |
| Desvio de frequência | Compensado por temperatura ativa e controle de feedback |
Aplicações
| Aplicativo | Por que é necessária uma largura de linha ultra-narrow |
|---|---|
| Comunicação óptica coerente | Permite sistemas de alta capacidade e longo curso usando QPSK/QAM |
| LIDAR & FMCW RADAR | A largura de linha estreita é fundamental para a detecção de alcance de alta resolução |
| Espectroscopia | Necessário para resolver recursos espectrais muito finos |
| Computação quântica e detecção | Necessário para combinar transições atômicas com extrema precisão |
| Relógios atômicos | Lasers ultra-estáveis são usados para interrogar estados atômicos |
| Metrologia e interferometria | Medição de distância e deslocamento de precisão |
Exemplos deLaser de largura de linha ultra-narrowTecnologias
| Tecnologia | Descrição |
|---|---|
| Lasers de diodo de cavidade externa (ECDL) | Cavidade seletiva de comprimento de onda com uma grade de difração |
| Lasers de fibra com cavidades ultra-estáveis | Uso de cáries Fabry-Pérot |
| Lasers monolíticos de Brillouin | Explora efeitos ópticos não lineares para ruído ultra-baixo |
| Laser trancado em cavidades ultra-estáveis | Lanking de salto de libra-de-drever nas cavidades de sub-Hz |
Resumo
| Recurso | Valor |
|---|---|
| Linha de linha | <100 kHz (typically), <1 Hz (advanced) |
| Saída | Frequência única, ultra-estável |
| Principal benefício | Extrema frequência e coerência de fase |
| Limitação principal | Maior custo e complexidade |