Lasery światłowodowe jednoczęstotliwościowe mają bardzo wąską granicę szerokości linii, a ich kształt linii widmowej jest typu Lorentza, który znacznie różni się od półprzewodników jednoczęstotliwościowych. Powodem jest to, że lasery światłowodowe o pojedynczej częstotliwości mają dłuższe wnęki rezonansowe lasera i dłuższy czas życia fotonów we wnęce. Oznacza to, że lasery światłowodowe o pojedynczej częstotliwości mają niższy szum fazowy i szum częstotliwościowy niż lasery półprzewodnikowe o pojedynczej częstotliwości.
Wyniki testów szerokości linii laserów światłowodowych o pojedynczej częstotliwości są powiązane z czasem całkowania. Ten czas integracji jest często trudny do zrozumienia. Tak naprawdę można to po prostu rozumieć jako czas na „obserwację i przetestowanie” lasera światłowodowego o pojedynczej częstotliwości. W tym czasie mierzymy szum fazowy widma, bijąc częstotliwość, aby obliczyć szerokość linii. Biorąc za przykład heterodynowy nierównowagowy interferometr M-Z, długość światłowodu opóźniającego wynosi 50 km, przyjmuje się, że współczynnik załamania światła rdzenia światłowodu jednomodowego wynosi 1,5, a prędkość światła w próżni wynosi 3x108 metrów/sekundę, wówczas światło w światłowodzie jednomodowym. Na każdy 1 metr transmisji generowane jest opóźnienie wynoszące około 4,8 ns, co odpowiada opóźnieniu wynoszącemu 240 us po 50 km światłowodu.
Wyobraźmy sobie, że badany laser jednoczęstotliwościowy po przejściu przez rozdzielacz optyczny 1:1 staje się dwoma klonami o dokładnie takich samych właściwościach. Jeden z klonów działa o 240us dłużej niż drugi. Kiedy dwa klony przechodzą przez drugi 1:1. Kiedy sprzęgacz optyczny jest połączony, klon, który działa dłużej o 240us, niesie szum fazowy. Ze względu na wpływ szumu fazowego laser jednoczęstotliwościowy po rekombinacji ma pewną szerokość widma w porównaniu ze stanem przed uruchomieniem. Mówiąc bardziej profesjonalnie, proces ten nazywa się modulacją szumu fazowego. Ponieważ poszerzenie spowodowane modulacją ma charakter podwójnej wstęgi bocznej, szerokość widma szumu fazowego jest dwukrotnie większa od szerokości linii mierzonego lasera jednoczęstotliwościowego. Aby obliczyć szerokość rozszerzonego widma na widmie, wymagana jest integracja, dlatego czas ten nazywany jest czasem całkowania.
Dzięki powyższemu wyjaśnieniu możemy zrozumieć, że musi istnieć związek pomiędzy „czasem całkowania” a zmierzoną szerokością linii lasera światłowodowego o pojedynczej częstotliwości. Im krótszy jest „czas integracji”, tym mniejszy jest wpływ szumu fazowego powodowanego przez klon i tym węższa jest szerokość linii pomiarowej lasera światłowodowego o pojedynczej częstotliwości.
Aby zrozumieć to z innej perspektywy, co opisuje szerokość linii? są szumem częstotliwościowym i szumem fazowym lasera jednoczęstotliwościowego. Te dźwięki same w sobie zawsze istnieją i im dłużej się kumulują, tym bardziej stają się oczywiste. Dlatego im dłużej trwa „test obserwacyjny” szumu częstotliwościowego i szumu fazowego lasera światłowodowego o pojedynczej częstotliwości, tym większa będzie zmierzona szerokość linii. Oczywiście wspomniany tutaj czas jest w rzeczywistości bardzo krótki, na przykład nanosekundy, mikrosekundy, milisekundy lub do drugiego poziomu. Jest to zdrowy rozsądek przy testowaniu i pomiarze szumu losowego.
Im węższa szerokość linii widma lasera światłowodowego o pojedynczej częstotliwości, tym czystsze i piękniejsze będzie widmo w dziedzinie czasu, z wyjątkowo wysokim współczynnikiem tłumienia trybu bocznego (SMSR) i odwrotnie. Opanowanie tego punktu może określić wydajność laserów o pojedynczej częstotliwości przy jednej częstotliwości, gdy nie są dostępne warunki testowania szerokości linii. Oczywiście, ze względu na zasady techniczne i ograniczenia rozdzielczości spektrometru (OSA), widmo laserów światłowodowych o pojedynczej częstotliwości nie może ilościowo ani dokładnie odzwierciedlać jego wydajności. Ocena szumu fazowego i szumu częstotliwościowego jest dość przybliżona i czasami prowadzi do błędnych wyników.
Rzeczywista szerokość linii laserów półprzewodnikowych o pojedynczej częstotliwości jest na ogół większa niż w przypadku laserów światłowodowych o pojedynczej częstotliwości. Chociaż niektórzy producenci bardzo pięknie przedstawiają wskaźniki szerokości linii laserów półprzewodnikowych o jednej częstotliwości, rzeczywiste testy pokazują, że graniczna szerokość linii laserów półprzewodnikowych o jednej częstotliwości jest wyższa niż w przypadku laserów półprzewodnikowych o jednej częstotliwości. Laser światłowodowy o częstotliwości musi być szeroki, a jego wskaźniki szumu częstotliwościowego i szumu fazowego muszą być również słabe, co zależy od struktury i długości wnęki rezonansowej lasera o pojedynczej częstotliwości. Oczywiście stale rozwijająca się technologia półprzewodników o pojedynczej częstotliwości w dalszym ciągu tłumi szum fazowy i zawęża szerokość linii laserów półprzewodnikowych o pojedynczej częstotliwości poprzez znaczne zwiększenie długości wnęki zewnętrznej, wydłużenie czasu życia fotonów, kontrolowanie fazy i podniesienie progu dla powstawanie warunków fali stojącej w rezonatorze.
Copyright @ 2020 Shenzhen Box Optronics Technology Co., Ltd. - Chiny Moduły światłowodowe, producenci laserów sprzężonych z włóknami, dostawcy komponentów laserowych Wszelkie prawa zastrzeżone.
