Yksitaajuisten kuitulaserien viivanleveyden ominaisuudet

Yksitaajuisilla kuitulasereilla on hyvin kapea rajaviivan leveys, ja niiden spektriviivamuoto on Lorentz-tyyppinen, mikä eroaa merkittävästi yksitaajuisista puolijohteista. Syynä on, että yksitaajuisilla kuitulasereilla on pidemmät laserresonanssiontelot ja pidemmät fotonien elinajat ontelossa. Tämä tarkoittaa, että yksitaajuisilla kuitulasereilla on pienempi vaihekohina ja taajuuskohina kuin yksitaajuisilla puolijohdelasereilla.

Yksitaajuisten kuitulaserien viivanleveystestitulokset liittyvät integrointiaikaan. Tätä integraatioaikaa on usein vaikea ymmärtää. Itse asiassa se voidaan yksinkertaisesti ymmärtää aika "tarkkailla ja testata" yksitaajuista kuitulaseria. Tänä aikana mittaamme spektrin vaihekohinaa lyöntitaajuudella viivaleveyden laskemiseksi. Heterodyneen epätasapainoisen M-Z-interferometrin esimerkkinä viivekuidun pituus on 50 km, yksimuotokuituytimen taitekertoimeksi oletetaan 1,5 ja valon nopeus tyhjiössä on 3x108 metriä/s. sitten valo yksimuotokuidussa Jokaista lähetysmetriä kohti syntyy noin 4,8 ns viive, mikä vastaa 240 us:n viivettä 50 km optisen kuidun jälkeen.

Kuvitellaan, että testattavasta yksitaajuisesta laserista tulee kaksi kloonia, joilla on täsmälleen samat ominaisuudet sen jälkeen kun se on kulkenut 1:1 optisen jakajan läpi. Toinen klooneista toimii 240 us pidempään kuin toinen. Kun kaksi kloonia kulkevat toisen läpi 1:1 Kun optinen kytkin yhdistetään, klooni, joka toimii 240 us pidempään, kantaa vaihekohinaa. Vaihekohinan vaikutuksesta yksitaajuisella laserilla on rekombinaation jälkeen tietty spektrin leveys verrattuna tilaan ennen käynnistystä. Ammattimaisesti sanottuna tätä prosessia kutsutaan vaihekohinamodulaatioksi. Koska modulaation aiheuttama laajeneminen on kaksinkertaista sivukaistaa, vaihekohinaspektrin leveys on kaksi kertaa mitattavan yksitaajuisen laserin viivanleveys. Laajennetun spektrin leveyden laskemiseksi spektrissä tarvitaan integrointi, joten tätä aikaa kutsutaan integrointiajaksi.

Yllä olevan selityksen avulla voimme ymmärtää, että "integraatioajan" ja yksitaajuisen kuitulaserin mitatun viivanleveyden välillä täytyy olla suhde. Mitä lyhyempi "integraatioaika" on, sitä pienempi on kloonin aiheuttaman vaihekohinan vaikutus ja sitä kapeampi yksitaajuisen kuitulaserin mittausviivan leveys on.

Mitä viivan leveys kuvaa, jos haluat ymmärtää asian toisesta näkökulmasta? ovat yksitaajuisen laserin taajuuskohinaa ja vaihekohinaa. Nämä äänet itsessään ovat aina olemassa, ja mitä kauemmin ne kerääntyvät, sitä selvemmäksi melu tulee. Siksi mitä kauemmin yksitaajuisen kuitulaserin taajuuskohinan ja vaihekohinan "havainnointitesti" kestää, sitä suurempi mitattu viivanleveys on. Tietenkin tässä mainittu aika on itse asiassa hyvin lyhyt, kuten nanosekuntia, mikrosekuntia, millisekuntia tai jopa toiselle tasolle. Tämä on tervettä järkeä satunnaisen kohinan testaamisessa ja mittaamisessa.

Mitä kapeampi yksitaajuisen kuitulaserin spektrin viivaleveys on, sitä puhtaampi ja kauniimpi spektri aika-alueella on erittäin korkealla sivumoodin vaimennussuhteella (SMSR) ja päinvastoin. Tämän pisteen hallitseminen voi määrittää yksitaajuisten lasereiden yhden taajuuden suorituskyvyn, kun viivanleveyden testausolosuhteet eivät ole käytettävissä. Spektrometrin (OSA) teknisistä periaatteista ja resoluutiorajoituksista johtuen yksitaajuisten kuitulaserien spektri ei tietenkään voi heijastaa sen suorituskykyä kvantitatiivisesti tai tarkasti. Vaihe- ja taajuuskohinan arviointi on melko karkea ja johtaa joskus vääriin tuloksiin.

Yksitaajuisten puolijohdelaserien todellinen viivanleveys on yleensä suurempi kuin yksitaajuisten kuitulaserien. Vaikka jotkut valmistajat esittävät yksitaajuisten puolijohdelasereiden viivanleveysindikaattoreita erittäin kauniisti, todelliset testit osoittavat, että yksitaajuisten puolijohdelasereiden viivanleveyden raja on suurempi kuin yksitaajuisten puolijohdelasereiden. Taajuuskuitulaserin tulee olla leveä ja myös sen taajuuskohina- ja vaihekohinaindikaattoreiden tulee olla huonoja, mikä määräytyy yksitaajuisen laserresonanssiontelon rakenteen ja pituuden mukaan. Jatkuvasti kehittyvä yksitaajuinen puolijohdetekniikka tietysti edelleen vaimentaa vaihekohinaa ja kaventaa yksitaajuisten puolijohdelaserien linjan leveyttä lisäämällä huomattavasti ulkoisen ontelon pituutta, pidentämällä fotonien käyttöikää, ohjaamalla vaihetta ja nostamalla kynnystä. seisovien aaltojen olosuhteiden muodostuminen resonaattorissa.