窄线宽激光器：光通信与光谱分析的新选择

10/09/2024，光纤在线讯，1.窄线宽激光器的定义：窄线宽激光器是一种具有特殊光学特性的激光器，其特点在于能够产生具有非常小的光学线宽（即窄光谱）的激光束。窄线宽激光器的线宽是指其光谱的宽度，通常以单位频率内的带宽表示，这个宽度也被称为“谱线宽度”或简称“线宽”。窄线宽激光器的光谱线宽较窄，通常在几百千赫兹（kHz）到几兆赫兹（MHz）之间，远小于常规激光器的光谱线宽。

      
2.分类
按谐振腔结构分类：
     √ 线形腔光纤激光器分为分布布拉格反射式(DBR)和分布反馈式(DFB)两种结构。这两种激光器输出激光都是窄线宽、低噪声的高相干光。DFB光纤激光器可同时实现激光反馈与激光模式选择，因此输出激光频率稳定性好，更易获得稳定的单纵模输出。

     √ 环形腔光纤激光器通过在腔内引入法布里-珀罗(FP)干涉腔、光纤光栅或sagnac环腔等窄带滤波器来输出窄线宽激光。但由于较长腔长，其纵模间隔小，受环境影响容易出现跳模现象，稳定性较差。

      
3.产品特点
·  14PIN蝶形封装
·  单纵模，波长可定制
·  超低相位噪声和相对强度噪声（RIN）
·  对振动和噪声的低敏感性
·  窄线宽（<5 kHz），长相干长度
·  在运行的寿命和温度范围内保证无跳模
·  在寿命和温度范围内具有无与伦比的波长稳定性

华瑞高能够提供的产品参数如下所示：

      
4.产品应用
1) 光学传感器
     窄线宽激光器作为光纤传感器的理想光源，通过与光纤传感器结合使用，可以实现高精度、高灵敏度的测量。例如，在压力或温度光纤传感器中，窄线宽激光器的稳定性有助于确保测量结果的准确性。

      
2)高分辨率光谱测量
     窄线宽激光器具有非常狭窄的光谱线宽，使其成为高分辨率光谱仪的理想光源。通过选择合适的波长和线宽，窄线宽激光器可以用于精确的光谱分析和光谱测量。例如，在气体传感器和环境监测中，利用窄线宽激光器可以实现对大气中光学吸收、光学发射和分子光谱的精确测量。

3)激光雷达
     单频窄线宽光纤激光器在激光雷达或激光测距系统中也有非常重要的应用。使用单频窄线宽光纤激光器作为探测光源，结合光相干检测，就可搭建长距离（数百公里）的激光雷达或测距仪。这种原理与光纤中OFDR技术具有相同的工作原理，因此不仅具有非常高的空间分辨率，而且能增大测量距离。这种系统中激光光谱线宽或者说相干长度决定了距离测量范围和测量精度，因此光源的相干性越好， 整机系统的性能就越高。