Τα λέιζερ ινών μονής συχνότητας έχουν πολύ στενό όριο πλάτους γραμμής και το σχήμα φασματικής γραμμής τους είναι τύπου Lorentz, το οποίο διαφέρει σημαντικά από τους ημιαγωγούς μονής συχνότητας. Ο λόγος είναι ότι τα λέιζερ ινών μονής συχνότητας έχουν μεγαλύτερες κοιλότητες συντονισμού λέιζερ και μεγαλύτερη διάρκεια ζωής φωτονίων στην κοιλότητα. Αυτό σημαίνει ότι τα λέιζερ ινών μονής συχνότητας έχουν χαμηλότερο θόρυβο φάσης και θόρυβο συχνότητας από τα λέιζερ ημιαγωγών μονής συχνότητας.
Τα αποτελέσματα δοκιμής εύρους γραμμής των λέιζερ ινών μονής συχνότητας σχετίζονται με το χρόνο ολοκλήρωσης. Αυτός ο χρόνος ολοκλήρωσης είναι συχνά δύσκολο να κατανοηθεί. Στην πραγματικότητα, μπορεί να γίνει απλά κατανοητό ως η ώρα για «παρατήρηση και δοκιμή» ενός laser ινών μονής συχνότητας. Κατά τη διάρκεια αυτού του χρόνου, μετράμε τον θόρυβο φάσης του φάσματος χτυπώντας τη συχνότητα για να υπολογίσουμε το πλάτος γραμμής. Λαμβάνοντας ως παράδειγμα το ετερόδυνο συμβολόμετρο μη ισορροπίας M-Z, το μήκος της ίνας καθυστέρησης είναι 50 km, ο δείκτης διάθλασης του πυρήνα της ίνας μονής λειτουργίας θεωρείται ότι είναι 1,5 και η ταχύτητα του φωτός στο κενό είναι 3x108 μέτρα/δευτερόλεπτο, τότε το φως στην ίνα μονής λειτουργίας Παράγεται καθυστέρηση περίπου 4,8 ns για κάθε 1 μέτρο μετάδοσης, η οποία ισοδυναμεί με καθυστέρηση 240 us μετά από 50 χιλιόμετρα οπτικής ίνας.
Ας φανταστούμε ότι το λέιζερ μίας συχνότητας που θα δοκιμαστεί γίνεται δύο κλώνοι με ακριβώς τα ίδια χαρακτηριστικά αφού περάσει από έναν οπτικό διαχωριστή 1:1. Ο ένας από τους κλώνους τρέχει 240 us περισσότερο από τον άλλο. Όταν οι δύο κλώνοι περνούν από τον δεύτερο 1:1 Όταν συνδυάζεται ο οπτικός συζεύκτης, ένας κλώνος που λειτουργεί 240 us περισσότερο μεταφέρει θόρυβο φάσης. Λόγω της επίδρασης του θορύβου φάσης, το λέιζερ μονής συχνότητας μετά τον ανασυνδυασμό έχει ένα ορισμένο πλάτος στο φάσμα σε σύγκριση με την κατάσταση πριν από την εκκίνηση. Για να το θέσω πιο επαγγελματικά, αυτή η διαδικασία ονομάζεται διαμόρφωση θορύβου φάσης. Επειδή η διεύρυνση που προκαλείται από τη διαμόρφωση είναι διπλή πλευρική ζώνη, το πλάτος του φάσματος του θορύβου φάσης είναι διπλάσιο από το πλάτος γραμμής του λέιζερ μονής συχνότητας που πρόκειται να μετρηθεί. Για να υπολογιστεί το διευρυμένο εύρος του φάσματος στο φάσμα, απαιτείται ολοκλήρωση, επομένως αυτός ο χρόνος ονομάζεται χρόνος ολοκλήρωσης.
Μέσα από την παραπάνω εξήγηση, μπορούμε να καταλάβουμε ότι πρέπει να υπάρχει σχέση μεταξύ του «χρόνου ολοκλήρωσης» και του μετρούμενου εύρους γραμμής ενός λέιζερ ινών μονής συχνότητας. Όσο μικρότερος είναι ο "χρόνος ολοκλήρωσης", τόσο μικρότερη είναι η επίδραση του θορύβου φάσης που προκαλείται από τον κλώνο και τόσο στενότερο είναι το πλάτος γραμμής μέτρησης του λέιζερ ινών μονής συχνότητας.
Για να το καταλάβουμε από άλλη οπτική γωνία, τι περιγράφει το πλάτος της γραμμής; είναι ο θόρυβος συχνότητας και ο θόρυβος φάσης ενός λέιζερ μονής συχνότητας. Αυτοί οι ίδιοι οι θόρυβοι υπάρχουν πάντα και όσο περισσότερο συσσωρεύονται, τόσο πιο εμφανής γίνεται ο θόρυβος. Επομένως, όσο περισσότερο διαρκεί η "δοκιμή παρατήρησης" του θορύβου συχνότητας και του θορύβου φάσης ενός λέιζερ ινών μονής συχνότητας, τόσο μεγαλύτερο θα είναι το μετρούμενο πλάτος γραμμής. Φυσικά, ο χρόνος που αναφέρεται εδώ είναι στην πραγματικότητα πολύ μικρός, όπως νανοδευτερόλεπτα, μικροδευτερόλεπτα, χιλιοστά του δευτερολέπτου ή μέχρι το δεύτερο επίπεδο. Αυτό είναι κοινή λογική στη δοκιμή και τη μέτρηση του τυχαίου θορύβου.
Όσο πιο στενό είναι το εύρος γραμμής φάσματος ενός λέιζερ ινών μονής συχνότητας, τόσο πιο καθαρό και όμορφο θα είναι το φάσμα στον τομέα του χρόνου, με εξαιρετικά υψηλό λόγο καταστολής πλευρικής λειτουργίας (SMSR) και αντίστροφα. Η εκμάθηση αυτού του σημείου μπορεί να καθορίσει την απόδοση μονής συχνότητας των λέιζερ μίας συχνότητας όταν δεν είναι διαθέσιμες οι συνθήκες δοκιμής εύρους γραμμής. Φυσικά, λόγω των τεχνικών αρχών και των περιορισμών ανάλυσης του φασματόμετρου (OSA), το φάσμα των λέιζερ ινών μονής συχνότητας δεν μπορεί να αντικατοπτρίζει ποσοτικά ή με ακρίβεια την απόδοσή του. Η κρίση του θορύβου φάσης και του θορύβου συχνότητας είναι αρκετά σκληρή και μερικές φορές οδηγεί σε λάθος αποτελέσματα.
Το πραγματικό πλάτος γραμμής των λέιζερ ημιαγωγών μονής συχνότητας είναι γενικά υψηλότερο από αυτό των λέιζερ ινών μονής συχνότητας. Αν και ορισμένοι κατασκευαστές παρουσιάζουν πολύ όμορφα τους δείκτες εύρους γραμμής των λέιζερ ημιαγωγών μονής συχνότητας, οι πραγματικές δοκιμές δείχνουν ότι το οριακό πλάτος γραμμής των λέιζερ ημιαγωγών μίας συχνότητας είναι υψηλότερο από αυτό των λέιζερ ημιαγωγών μίας συχνότητας. Το λέιζερ ινών συχνότητας πρέπει να είναι ευρύ και οι δείκτες θορύβου συχνότητας και θορύβου φάσης πρέπει επίσης να είναι φτωχοί, κάτι που καθορίζεται από τη δομή και το μήκος της κοιλότητας συντονισμού λέιζερ μονής συχνότητας. Φυσικά, η συνεχώς αναπτυσσόμενη τεχνολογία ημιαγωγών μονής συχνότητας συνεχίζει να καταστέλλει το θόρυβο φάσης και να περιορίζει το πλάτος γραμμής των λέιζερ ημιαγωγών μίας συχνότητας αυξάνοντας σημαντικά το μήκος της εξωτερικής κοιλότητας, παρατείνοντας τη διάρκεια ζωής του φωτονίου, ελέγχοντας τη φάση και αυξάνοντας το όριο για ο σχηματισμός συνθηκών στάσιμων κυμάτων στον συντονιστή.
Πνευματικά δικαιώματα @ 2020 Shenzhen Box Optronics Technology Co., Ltd. - Κίνα Μονάδες οπτικών ινών, Κατασκευαστές λέιζερ συζευγμένων ινών, προμηθευτές εξαρτημάτων λέιζερ Με την επιφύλαξη παντός δικαιώματος.
