Metodo di misurazione della larghezza di riga del laser a frequenza singola

Metodo di misurazione per la larghezza di riga dilaser a frequenza singola
Di seguito vengono riassunti diversi metodi di misurazione per la larghezza di riga di un laser a frequenza singola, dal più grossolano al più preciso, nonché i relativi scenari di applicazione e aspetti tecnici:
1. Misurazione diretta tramite spettrometro (misurazione approssimativa, larghezza di riga ≥ livello GHz)
Utilizzare uno spettrometro a reticolo o uno spettrometro ottico (OSA) per determinare se si tratta di un singolo modo longitudinale, misurare il rapporto di soppressione del modo di bordo e la larghezza di riga del modo longitudinale. La risoluzione dello spettrometro ottico convenzionale è di circa 0,1-0,01 nm (corrispondente a 0,1-10 GHz per il vicino infrarosso) e le prestazioni elevate possono raggiungere 1 pm, il che è adatto solo per lo screening preliminare di larghezze di riga più ampielaser.
2. Etalon Fabry Perot (FP) a scansione (larghezza di linea medio-stretta)
Adatto per laser con larghezza di riga più stretta o spaziatura del modo longitudinale inferiore alla risoluzione dello spettrometro ottico. Durante la misurazione, è necessario valutare il rapporto tra la larghezza di riga del laser e la larghezza del modo della cavità FP: quando la larghezza di riga del laser è molto maggiore della larghezza del modo della cavità, può essere letta direttamente; quando sono simili, è necessaria la deconvoluzione; se è molto inferiore al tempo, è necessario sostituirlo con un FP di precisione superiore o utilizzare la tecnologia di modellazione dei bordi per la stima.
3. Eterodina/Ritardo Autoeterodina e Autoomodina (Larghezza di riga ridotta, intervallo kHz~MHz)
Quando un laser a frequenza singola ad alta coerenza supera la risoluzione dello spettrometro ottico, si utilizzano comunemente il metodo eterodina (con un laser di riferimento a larghezza di riga estremamente stretta nota) o il metodo autoeterodina/autoomodina con ritardo temporale (senza laser di riferimento). Il dispositivo è un interferometro di Mach-Zehnder o di Michelson a fibra, con un ritardo temporale di τ d_d (determinato dalla differenza di lunghezza della fibra) tra i due bracci; CollegamentoModulatore AOMLo spostamento di frequenza è autoeterodina, non connesso è autoomodina. Il modulatore AOM può spostare la frequenza di battimento lontano dalla corrente continua per ridurre le interferenze a bassa frequenza.
4. Precauzioni:
4.1 Le fibre ottiche di lunga estensione sono soggette a vibrazioni/deriva termica e occorre migliorare la stabilità dell'interferometro;
4.2 I due canali di alimentazione devono essere bilanciati eAmplificatore ottico EDFAÈ possibile utilizzare un interferometro a compensazione o un interferometro multiciclo ad anello in fibra;
4.3 Quando la larghezza di riga è estremamente ridotta, è possibile leggere una larghezza di riga di 20 dB e quindi dedurre una larghezza di riga di 3 dB in base alla forma di riga di Lorentz;
4.4 Utilizzare un controller di polarizzazione (PC) o uno specchio rotante di Faraday (FRM) per sopprimere l'attenuazione della polarizzazione.