Kwantumcommunicatie: lasers met een smalle lijnbreedte

Kwantumcommunicatie:smalle lijnbreedte lasers

Laser met smalle lijnbreedteEen laser met een smalle lijnbreedte is een type laser met speciale optische eigenschappen, die wordt gekenmerkt door het vermogen om een ​​laserstraal te produceren met een zeer kleine optische lijnbreedte (dat wil zeggen, een smal spectrum). De lijnbreedte van een laser met een smalle lijnbreedte verwijst naar de breedte van het spectrum, meestal uitgedrukt in de bandbreedte binnen een eenheidsfrequentie, en deze breedte staat ook bekend als de "spectrale lijnbreedte" of simpelweg "lijnbreedte". Lasers met een smalle lijnbreedte hebben een smalle lijnbreedte, meestal tussen een paar honderd kilohertz (kHz) en een paar megahertz (MHz), wat veel kleiner is dan de spectrale lijnbreedte van conventionele lasers.

Classificatie op basis van de holtestructuur:

1. Lineaire vezellasers met een holte worden onderverdeeld in lasers van het type met gedistribueerde Bragg-reflectie (DBR-laser) en lasers van het type met gedistribueerde terugkoppeling (DFB-laser) twee structuren. De laseruitgang van beide lasers is zeer coherent licht met een smalle lijnbreedte en weinig ruis. Een DFB-vezellaser kan zowel laserfeedback alslaserModusselectie zorgt voor een goede stabiliteit van de laseruitgangsfrequentie, waardoor het gemakkelijker is om een ​​stabiele, enkelvoudige longitudinale modus te verkrijgen.

2. Ringholte-vezellasers produceren lasers met een smalle bandbreedte door smalbandfilters zoals Fabry-Perot (FP) interferentieholtes, vezelroosters of Sagnac-ringholtes in de holte te introduceren. Vanwege de lange holtelengte is het longitudinale modusinterval echter klein, waardoor moduswisselingen onder invloed van de omgeving gemakkelijk optreden en de stabiliteit gering is.

Producttoepassing:

1. Optische sensor: Een laser met een smalle lijnbreedte is een ideale lichtbron voor optische vezelsensoren. In combinatie met optische vezelsensoren maakt deze laser zeer nauwkeurige en gevoelige metingen mogelijk. Bijvoorbeeld bij druk- of temperatuursensoren met glasvezeloptica draagt ​​de stabiliteit van de laser met smalle lijnbreedte bij aan de nauwkeurigheid van de meetresultaten.

2. Spectrale meting met hoge resolutie Lasers met een smalle lijnbreedte hebben zeer smalle spectrale lijnbreedtes, waardoor ze ideale bronnen zijn voor spectrometers met een hoge resolutie. Door de juiste golflengte en lijnbreedte te selecteren, kunnen lasers met een smalle lijnbreedte worden gebruikt voor nauwkeurige spectrale analyse en spectrale meting. In bijvoorbeeld gasdetectoren en milieumonitoring kunnen lasers met een smalle lijnbreedte worden gebruikt om nauwkeurige metingen te verrichten van optische absorptie, optische emissie en moleculaire spectra in de atmosfeer.

3. LiDAR-lasers met een smalle lijnbreedte en één frequentie hebben ook zeer belangrijke toepassingen in liDAR- of laser-afstandsmeetsystemen. Door een vezellaser met een smalle lijnbreedte en één frequentie als detectielichtbron te gebruiken, in combinatie met optische coherentiedetectie, kan een liDAR- of afstandsmeetsysteem met een bereik van honderden kilometers worden gebouwd. Dit principe is hetzelfde als de OFDR-technologie in optische vezels, waardoor niet alleen een zeer hoge ruimtelijke resolutie wordt bereikt, maar ook de meetafstand kan worden vergroot. In dit systeem bepaalt de spectrale lijnbreedte of coherentielengte van de laser het meetbereik en de meetnauwkeurigheid; hoe beter de coherentie van de lichtbron, hoe beter de prestaties van het gehele systeem.