窄線寬單頻激光器因其高的光譜純度和頻率穩(wěn)定性,在精密測(cè)量、光通信、傳感等領(lǐng)域具有不可替代的作用。
1.窄線寬單頻激光器的核心在于實(shí)現(xiàn)單一縱模振蕩,并保持輸出激光的頻率穩(wěn)定。其關(guān)鍵技術(shù)包括:
單縱模選擇機(jī)制:
分布式反饋(DFB)結(jié)構(gòu):通過(guò)布拉格光柵提供選擇性反射,僅允許特定波長(zhǎng)(縱模)起振。
外部腔反饋(ECL):利用外部反射鏡或光纖光柵形成短腔,抑制多模競(jìng)爭(zhēng)。
飽和吸收體(如半導(dǎo)體可飽和吸收鏡SAS):動(dòng)態(tài)抑制多模噪聲,穩(wěn)定單頻輸出。
頻率穩(wěn)定技術(shù):
主動(dòng)反饋控制:通過(guò)鑒頻模塊(如拍頻檢測(cè)或分子吸收譜)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)頻率偏移,并調(diào)整腔長(zhǎng)或電流。
被動(dòng)溫度控制:采用恒溫槽或熱電制冷器(TEC)減少環(huán)境溫度波動(dòng)對(duì)折射率的影響。
窄線寬來(lái)源:通過(guò)延長(zhǎng)腔長(zhǎng)或提高反射率可壓窄線寬。
2.窄線寬單頻激光器穩(wěn)定性表現(xiàn):
(1)頻率穩(wěn)定性
短期穩(wěn)定性:受腔長(zhǎng)波動(dòng)、電流噪聲等影響,典型短期線寬可達(dá)kHz量級(jí)。
長(zhǎng)期穩(wěn)定性:通過(guò)主動(dòng)反饋或溫度控制,可實(shí)現(xiàn)分鐘至小時(shí)級(jí)頻率漂移<1MHz。
環(huán)境敏感性:溫度變化可能導(dǎo)致頻率偏移數(shù)GHz,需精密溫控。
(2)功率穩(wěn)定性
輸出功率波動(dòng)通常<0.1%(RMS),通過(guò)APC(自動(dòng)功率控制)電路可進(jìn)一步抑制。
(3)抗干擾能力
模式競(jìng)爭(zhēng)抑制:通過(guò)設(shè)計(jì)高增益閾值差抑制邊模,確保單頻輸出。
外部擾動(dòng)隔離:采用隔振平臺(tái)、屏蔽電磁干擾(EMI)等措施降低環(huán)境噪聲影響。
