Ultra smal linebredde laser, typer, arbejdsprincip, funktioner, applikationer

EnUltra smal linebredde laser Er en laserkildekilde konstrueret til at fremstille en laserstråle med en ekstremt lille spektral linjebredde-ofte i intervallet af et par kHz ned til et par Hz . sådanne lasere giver meget sammenhængende lys med enestående frekvensstabilitet, som er kritisk for præcisionsapplikationer i videnskab, telekommunikation og sensing .}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}

Typer af ultra smal linebredde lasere

Distribueret feedback (DFB) lasere med eksternt hulrum

Standard DFB -lasere integreret med eksterne hulrum eller feedbackelementer for at reducere linjebredde .

Velegnet til telekommunikations- og sensing -applikationer, der har brug for moderat linjebredde indsnævring .

Eksternt hulrum Diode Lasers (ECDL)

Brug en diodelaserchip koblet til et eksternt diffraktionsgitter eller andet bølgelængde-selektivt element .

Opnå linjebredder i KHZ til Sub-KHz Range .

Visligt brugt i spektroskopi og atomfysik .

Fiberlasere med ultra smal linebredde

Brug lange fiberhulrum med meget reflekterende fiberbragg -riste (FBGS) .

Sørg for smal linjebredde og høj effekt med god strålekvalitet .

Populært i lidar og sensing .

Enkeltfrekvente faststof-lasere

Eksempler inkluderer ND: YAG -lasere med etalon eller gitterfrekvensstabilisering .

Giv ultra-narrow linebredde (ned til Hz eller sub-Hz) med høj effekt og stabilitet .

Brugt i metrologi og præcisionsmåling .

Distribueret Bragg Reflector (DBR) lasere

Ligner DFB, men med en diskret Bragg -reflektor, der er ekstern til Gain Medium .

Smal linebredde egnet til kommunikation og sensing .

Microresonator-baserede smalle linjebredde lasere

Brug hviskende galleri-tilstand resonatorer eller mikroringresonatorer som frekvensselektive feedback-elementer .

Emerging Technology til kompakt, ultra-stabile kilder .

Quantum Cascade Lasers (QCL) med linjebredde -indsnævringsteknikker

Til melleminfrarød ultra-narrow linebredde-drift, QCL'er med eksterne stabiliseringsmetoder .

Arbejdsprincip

Spektral linjebreddebestemmelse:

Linjerens bredde af en laser bestemmes affase støj, hulrumslængde, Få mellemstore egenskaberogFeedbackmekanismer.

Ultra smal linebredde-lasere bruger udvidede hulrum eller høj-Q resonatorer for at øge fotonlevetiden og reducere fasesvingninger .

Ekstern frekvensselektiv feedback:

Elementer som diffraktionsgitter, etaloner eller fiberbragg -riste giver smal spektralfiltrering .

Denne feedback indsnævrer emissionsspektret ved at tvinge lasing på en enkelt langsgående tilstand .

Aktiv og passiv stabilisering:

Aktiv stabiliseringInkluderer feedbackkontrol ved hjælp af piezoelektriske elementer, temperaturkontrol eller aktuel indstilling for at låse frekvensen .

Passiv stabiliseringBruger ultra-stabile hulrum eller resonatorer til at undertrykke frekvensstøj .

Reduktion af støjkilder:

Design minimerer spontan emissionstøj, termiske udsving og mekaniske vibrationer, som bidrager til linjebreddeudvidelse .

Sammenhængende output:

Outputstrålen har høj tidsmæssig sammenhæng og en veldefineret frekvens, hvilket gør den ideel til følsomme interferensmålinger .

Funktioner

Høj sammenhængende lyskilde:Tilvejebringer laserlys med ekstremt stabil frekvens og fase .

Frekvensstabilitet:Opretholder præcis bølgelængde over lange perioder og miljømæssige variationer .

Enkelt langsgående tilstand drift:Producerer laserudgang på en enkelt frekvens med minimal tilstand hopping .

Støj med lav fase:Vigtigt for applikationer, der kræver præcis timing og frekvenshenvisning .

Aktiverer spektroskopi i høj opløsning:Løser fine spektrale træk i atom, molekylære og optiske studier .

Understøtter sammenhængende kommunikation:Tillader avancerede modulationsformater, der kræver stabile transportører .

Basis for frekvenskommer og metrologi:Ultra-Narrow Line Width er kritisk for optiske ure og præcisionsmåling .

Applikationer

Spektroskopi i høj opløsning

Bruges til at undersøge atom- og molekylære overgange med ultrahøj præcision .

Aktiverer detektion af små forskydninger i energiniveauet .

Optiske atomur og frekvensstandarder

Tilvejebringer stabile optiske referencer til næste generation af tidtagning og metrologi .

Sammenhængende optisk kommunikation

Understøtter sammenhængende moduleringsformater (qpsk, 16- qam) ved at tilvejebringe stabile bærerfrekvenser .

Aktiverer dataoverførsel med lang distancer med høj kapacitet .

Lidar og fjernfølelse

Forbedrer rækkeviddeopløsningen og nøjagtighed med smal linebredde, lavfasestøjlasere .

Brugt i atmosfærisk sensing, autonome køretøjer og kortlægning .

Interferometrisk sensing og metrologi

Kritisk for fiberoptiske gyroskoper, gravitationsbølgedetektorer (som LIGO) og målinger af præcisionslængde .

Kvanteoptik og kvanteinformation

Aktiverer præcis kontrol af fotontilstande for kvantekommunikation og computing .

Mikrobølgefotonik

Konvertering af ultra-stabile optiske signaler til mikrobølgeovn eller RF-signaler med lavfasestøj .

Laserkøling og fangst

Tilvejebringer stabile frekvenser til afkøling af atomer og ioner i fysikeksperimenter .

Resuméstabel