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光纖型窄線寬激光器以及半導體型的窄線寬激光器線寬對比測試 - 筱曉光子實驗分析⑥ 2021-09-29

一,激光器線寬

激光線寬,指激光光源發射光譜的半高全寬,是光源單色性的量度,精確測量激光器的線寬對于評價單頻激光器的性能非常重要。窄線寬單縱模光纖激光器可以保證激光具有極好的相干特性,其相干長度可達200km以上。
窄線寬半導體光纖激光器因其線寬窄、噪聲低、抗電磁干擾強等性能,廣泛應用于光纖傳感、石油勘探、管道監控、激光雷達和海底通信以及其他高精度光譜測量領域。傳統常用光譜分析儀對光源線寬進行分析,但波長分辨率僅限制在十幾皮米。如果使用光譜分析儀和F-P干涉儀測量分辨率顯然不夠,對千赫茲量級或更低頻率的窄線寬激光器進行分析更加困難。

因此,使用高性能頻譜分析儀通過延時自外差法對光電流的頻譜進行分析能精確反映被測激光器的線寬指標。



二,延時自外差法測量線寬

延時自外差法是一種精準測量單縱模窄線寬激光器線寬較好的方法,對于延時自外差法系統,激光器發出的光波經耦合器分成兩路,一路經過光纖延遲線,另一路經過聲光調制器進行移頻,兩路光波自身光頻非常大(可高達幾百太赫茲以上),但是經過移頻,頻移量有幾十到幾百兆赫茲,此時兩路光頻相差僅為頻移量,遠遠小于光波本身頻率,滿足拍頻條件。頻譜分析儀測量的為相干疊加后得到的光電流譜線,此時可從延時光電流譜線測定窄線寬激光器的線寬。



 延時自外差法示意圖 

三,實驗下測試結果  實驗中分別測量了Denselight光纖型單頻超窄線寬激光器和1550nm RIO半導體型窄線寬激光器。實驗室系統配置如下圖所示:  
 微信圖片_20210929092255.jpg  
 
 
 


窄線寬激光器輸出光功率為10mW,經過光纖耦合器C1分成兩路,一路經過延時光纖FDL,另一路經過200MHz的聲光調制器AOM,兩路最終匯合到耦合器C2進行耦合拍頻,通過光電探測器PD進行光電轉換,將信號傳輸到頻譜分析儀SA進行拍頻測量,從而得到待測激光器的線寬拍頻的功率譜信號。


微信圖片_20210929092332.jpg



DL光纖型激光器線寬 


Denselight光纖型單頻超窄線寬激光器的半高全寬為50KHz。


微信圖片_20210929092349.jpg


 RIO半導體型激光器線寬 





1550nm RIO半導體型窄線寬激光器的半高全寬為15KHz。


基于延時自外差法搭建窄線寬激光器線寬測量平臺,通過采用20km的延時光纖以及聲光調制器移頻,對頻譜儀測量參數進行優化選擇,對測量功率譜進行擬合,最后得到的激光器線寬與原廠報告數據幾乎沒有誤差,說明我們實驗室的線寬測試平臺精度很高

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