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窄线宽单频光纤激光器技术应用

时间:2021-01-23 来源:新特光电 访问量:1098

大家所熟悉的光纤传感一般指的布拉格光栅+ASE宽带光源结构的光时域反射机制,尽管在解调方面大多依赖国外产品,但这种解决方案还是得到了相对广泛的应用,尤其是在桥梁、建筑物、马路和油罐等领域一般都可以满足中低端的民用需求。

窄线宽单频光纤激光器的出现为我们打开了光纤传感的另一扇门,而且其应用价值和社会意义更为重大!不同于普通光纤传感应用,该解决方案是专门针对超远距离、超高精度和超高敏感度市场应用的,主要有:石油勘探、军事国防、管道监控、激光雷达和海底通信等等,是光纤传感技术发展之最新成就。

单频光纤激光器是一种基于半导体激光器泵浦,稀土掺杂光纤作为增益介质,结合相对复杂的控制技术的高精密单纵模超窄线宽激光光源,能提供低的相位噪声和相对强度噪声,极窄的频谱线宽和长相干长度。

单频窄线宽光纤激光器在密集波分复用系统、相干光通信系统、分布式光纤传感器以及微波光子等方面有重要的应用,尤其是长距离分布式光纤传感器非常需要线宽kHz量级的长相干长度光源。单频窄线宽光纤激光器可采用线形腔或环行腔结构。但无论是采用线形腔还是环形腔,为获得稳定的单频窄线宽激光,需要通过腔形结构设计消除多纵模振荡,并抑制跳模;或是对输入腔内的较大线宽激光进行线宽压缩,即是光谱线宽压缩,以获得窄线宽激光输出。腔形结构设计主要有采用超短线形腔结构,增大纵模间距,获得单频激光输出;或在腔内插入高精细度的窄带滤波器选模,获得单频激光输出;或在线形腔中加入偏振态控制元件,控制相遇两光波的偏振态消除空间烧空效应,抑制多纵模振荡;或在激光腔内加入可饱和吸收体,形成增益栅选模,抑制跳模,获得单频激光输出。光谱线宽压缩则主要采用布里渊增益谱线宽压缩,或通过与腔外注入光混频干涉形成折射率光栅与增益光栅选模,获得窄线宽激光输出。通过腔形结构保证单频运转的光纤激光器,其输出线宽通常可小于10 kHz。

利用输出信号光分束反馈注入谐振腔内,在增益介质中与腔内振荡激光干涉,形成光致折射率光栅与增益光栅,两者共同作用选择纵模,并有效地抑制跳模,获得稳定的单频窄线宽激光输出。该光纤激光器不仅结构简单、全光纤化,而且光谱线宽窄、频率稳定和信噪比高,能够应用于密集波分复用系统、相干光通信系统和分布式光纤传感器等领域。

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