Messverfahren zur Linienbreite eines Einzelfrequenzlasers

Messverfahren für die Linienbreite vonEinzelfrequenzlaser
Im Folgenden werden verschiedene Messmethoden für die Linienbreite von Lasern mit einer einzelnen Frequenz, von grob bis fein, sowie deren Anwendungsbereiche und technische Aspekte zusammengefasst:
1. Direkte Messung mit einem Spektrometer (grobe Messung, Linienbreite ≥ GHz-Bereich)
Um festzustellen, ob es sich um einen einzelnen longitudinalen Modus handelt, verwenden Sie ein Gitterspektrometer oder ein optisches Spektrometer (OSA). Messen Sie dazu das Randmodenunterdrückungsverhältnis und die Linienbreite des longitudinalen Modus. Die Auflösung herkömmlicher optischer Spektrometer liegt bei etwa 0,1–0,01 nm (entsprechend 0,1–10 GHz im nahen Infrarotbereich), wobei die höchste Auflösung 1 pm erreichen kann. Diese eignet sich jedoch nur für eine erste Voruntersuchung von Linienbreiten.Laser.
2、 Scanning Fabry Perot (FP) etalon (mittlere schmale Linienbreite)
Geeignet für Laser mit geringerer Linienbreite oder kleinerem longitudinalen Modenabstand als die Auflösung des optischen Spektrometers. Bei der Messung muss das Verhältnis der Laserlinienbreite zur Modenbreite des FP-Resonators beurteilt werden: Ist die Laserlinienbreite deutlich größer als die Modenbreite des Resonators, kann sie direkt abgelesen werden; ist sie ähnlich, ist eine Dekonvolution erforderlich; ist sie deutlich kleiner als die Modenbreite, muss der FP-Resonator durch einen höherpräzisen FP-Resonator ersetzt oder die Kantenmodellierung zur Schätzung herangezogen werden.
3. Heterodyn/Verzögerte Selbstheterodyn- und Selbsthomodyn-Systeme (schmale Linienbreite, kHz~MHz-Bereich)
Wenn hochkohärente Einzelfrequenzlaser die Auflösung optischer Spektrometer überschreiten, werden üblicherweise Heterodyn-Verfahren (mit bekannter, extrem schmaler Linienbreite als Referenzlaser) oder zeitverzögerte Selbstheterodyn-/Selbsthomodyn-Verfahren (ohne Referenzlaser) eingesetzt. Das Gerät ist ein Faser-Mach-Zehnder- oder Michelson-Interferometer mit einer Zeitverzögerung τ_{d_d} (bestimmt durch die Faserlängendifferenz) zwischen den beiden Armen.AOM-ModulatorFrequenzverschiebung ist Selbstheterodyn, nicht verbunden ist es Selbsthomodyn. Ein AOM-Modulator kann die Schwebungsfrequenz von Gleichstrom weg verschieben, um niederfrequente Störungen zu reduzieren.
4. Vorsichtsmaßnahmen:
4.1 Bei langen optischen Verlängerungen kommt es zu Vibrationen und Temperaturdrift, wodurch die Stabilität des Interferometers verbessert werden muss.
4.2 Die beiden Leistungskanäle müssen aufeinander abgestimmt sein, undEDFA-Optischer VerstärkerEs kann ein Kompensations- oder ein Faserring-Mehrzyklusinterferometer verwendet werden;
4.3Bei extrem schmalen Linien kann eine Linienbreite von 20 dB gemessen und anschließend anhand der Lorentz-Linienform eine Linienbreite von 3 dB abgeleitet werden.
4.4 Verwenden Sie einen Polarisationscontroller (PC) oder einen Faraday-Drehspiegel (FRM), um das Ausbleichen der Polarisation zu unterdrücken.