單頻窄線寬光纖激光器是一種能夠產生單一頻率且光譜線寬極窄(通常小于100kH)的激光光源。
1.光學諧振腔:窄線寬激光器包含一個光學諧振腔,該腔由兩個反射鏡構成,其中一個鏡片具有非常高的反射率,而另一個鏡片具有較低的反射率。這種配置使得光能在腔中來回多次反射,形成干涉增強。
2.工作物質:光學諧振腔內填充了適當的激光介質或激光材料,如半導體材料、氣體等。這些材料具有能級結構,可以通過吸收外部能量而實現激發。
3.激勵源:窄線寬激光器需要外部的激勵源來提供能量,使得工作物質中的電子處于激發態。常見的激勵源包括電流注入、光泵浦等。通過激勵源的作用,工作物質中的電子從低能級躍遷到高能級。
4.受激輻射:當工作物質中的電子從高能級退回到低能級時,會釋放出能量,產生光子。這些光子在光學諧振腔中多次反射,與其他光子相互激發和干涉,形成一束相干的激光。
5.輸出耦合:光學諧振腔的一個鏡片是輸出鏡,其反射率較低。一部分激光通過輸出鏡逸出腔外,形成輸出光。為了保持腔內的能量平衡,一部分激光也通過輸出鏡重新進入腔內,與之前的激光產生干涉。
單頻窄線寬光纖激光器的測定步驟:
1.強度噪聲測量:通過光電探測器將激光信號轉換為電信號,接入頻譜分析儀測量其在頻域的噪聲電壓,同時用數字萬用表測量電信號的直流電壓大小,經計算得到激光器的相對強度噪聲。
2.頻率噪聲測量:利用基于非平衡邁克爾遜光纖干涉儀的光相位解調器聯合相位生成載波技術(PGC)進行測量。當激光信號經過非平衡干涉儀時,光頻波動引起相位變化并轉化為干涉儀輸出光場強度變化,干涉儀輸出信號經光電探測器轉為電信號后由相位解調儀基于 PGC 方案解調,解調出的干涉相位項即為激光器和解調干涉系統的相位噪聲,結果由頻譜儀分析。
3.線寬測量:采用基于馬赫 -澤德光纖干涉儀的延時自外差法。將一束激光信號分為兩束,一路經過光纖延遲線,另一路經過聲光調制器移頻,兩路光在滿足拍頻條件下相干疊加,通過光電探測器轉換后由頻譜分析儀測量光電流譜線,從而確定激光器的線寬。