Quantumcommunicatie: lasers met smalle lijnbreedte

Kwantumcommunicatie:lasers met smalle lijnbreedte

Laser met smalle lijnbreedteEen laser met speciale optische eigenschappen, die zich kenmerkt door het vermogen om een ​​laserstraal te produceren met een zeer kleine optische lijnbreedte (d.w.z. een smal spectrum). De lijnbreedte van een laser met smalle lijnbreedte verwijst naar de breedte van het spectrum, meestal uitgedrukt in de bandbreedte binnen een frequentie-eenheid. Deze breedte wordt ook wel de "spectrale lijnbreedte" of kortweg "lijnbreedte" genoemd. Lasers met 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 holtestructuur:

1. Lineaire holtevezellasers worden onderverdeeld in het type met gedistribueerde Bragg-reflectie (DBR-laser) en het type met gedistribueerde feedback (DFB-laser) twee structuren. De uitgangslaser van beide lasers is zeer coherent licht met een smalle lijnbreedte en weinig ruis. De DFB-vezellaser kan zowel laserfeedback alslasermodusselectie, zodat de stabiliteit van de uitvoerlaserfrequentie goed is en het gemakkelijker is om een ​​stabiele enkele longitudinale modusuitvoer te verkrijgen.

2. Ringcaviteit fiberlasers produceren lasers met een smalle breedte door smalbandfilters in de holte te introduceren, zoals Fabry-Perot (FP) interferentieholtes, vezelroosters of sagnac-ringholtes. Door de lange holtelengte is het longitudinale modusinterval echter klein, is het gemakkelijk om van modus te wisselen onder invloed van de omgeving en is de stabiliteit slecht.

Producttoepassing:

1. Optische sensor Een laser met smalle lijnbreedte is een ideale lichtbron voor optische vezelsensoren. Door deze te combineren met optische vezelsensoren, kunnen zeer nauwkeurige en gevoelige metingen worden bereikt. Bijvoorbeeld bij druk- of temperatuursensoren met glasvezels draagt ​​de stabiliteit van de laser met smalle lijnbreedte bij aan de nauwkeurigheid van de meetresultaten.

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

3. Lidar-vezellasers met een enkele frequentie en smalle lijnbreedte hebben ook zeer belangrijke toepassingen in LiDAR- of laserafstandsmeetsystemen. Door een vezellaser met een enkele frequentie en smalle lijnbreedte als detectielichtbron te gebruiken, in combinatie met optische coherentiedetectie, kan een LiDAR of afstandsmeter over lange afstanden (honderden kilometers) worden gebouwd. Dit principe werkt hetzelfde als OFDR-technologie in glasvezel, waardoor het niet alleen een zeer hoge ruimtelijke resolutie heeft, maar ook de meetafstand kan vergroten. In dit systeem bepaalt de spectrale lijnbreedte of coherentielengte van de laser het afstandsmeetbereik en de meetnauwkeurigheid. Hoe beter de coherentie van de lichtbron, hoe beter de prestaties van het hele systeem.