Comunicazione quantistica: laser a larghezza di linea stretta

Comunicazione quantistica:laser a larghezza di linea stretta

Laser a larghezza di linea strettaè un tipo di laser con proprietà ottiche speciali, caratterizzato dalla capacità di produrre un fascio laser con una larghezza di linea ottica molto ridotta (ovvero, spettro ristretto). La larghezza di linea di un laser a larghezza di linea stretta si riferisce all'ampiezza del suo spettro, solitamente espressa in larghezza di banda entro una frequenza unitaria, e questa larghezza è anche nota come "larghezza di linea spettrale" o semplicemente "larghezza di linea". I laser a larghezza di linea stretta hanno una larghezza di linea ridotta, solitamente compresa tra poche centinaia di kilohertz (kHz) e pochi megahertz (MHz), che è molto inferiore all'ampiezza di linea spettrale dei laser convenzionali.

Classificazione in base alla struttura della cavità:

1. I laser a fibra a cavità lineare sono divisi in tipo a riflessione Bragg distribuita (laser DBR) e tipo a feedback distribuito (Laser DFB) due strutture. Il laser di uscita di entrambi i laser è una luce altamente coerente con larghezza di linea stretta e basso rumore. Il laser a fibra DFB può ottenere sia il feedback laser chelaserselezione della modalità, in modo che la stabilità della frequenza di uscita del laser sia buona ed è più facile ottenere un'uscita stabile in modalità longitudinale singola.

2. I laser a fibra a cavità anulare generano laser a larghezza di banda stretta introducendo filtri a banda stretta come cavità di interferenza Fabry-Perot (FP), reticoli in fibra o cavità ad anello di Sagnac. Tuttavia, a causa della lunghezza della cavità, l'intervallo modale longitudinale è ridotto, ed è facile che si verifichino salti di modalità a causa dell'ambiente, con conseguente scarsa stabilità.

Applicazione del prodotto:

1. Sensore ottico. Il laser a larghezza di banda stretta, utilizzato come sorgente luminosa ideale per i sensori in fibra ottica, può essere utilizzato in combinazione con i sensori in fibra ottica per ottenere misurazioni ad alta precisione e sensibilità. Ad esempio, nei sensori in fibra ottica di pressione o temperatura, la stabilità del laser a larghezza di banda stretta contribuisce a garantire l'accuratezza dei risultati di misurazione.

2. Misurazione spettrale ad alta risoluzione I laser a larghezza di linea stretta presentano larghezze di linea spettrali molto ridotte, il che li rende sorgenti ideali per spettrometri ad alta risoluzione. Selezionando la lunghezza d'onda e la larghezza di linea corrette, i laser a larghezza di linea stretta possono essere utilizzati per analisi spettrali e misurazioni spettrali accurate. Ad esempio, nei sensori di gas e nel monitoraggio ambientale, i laser a larghezza di linea stretta possono essere utilizzati per ottenere misurazioni accurate dell'assorbimento ottico, dell'emissione ottica e degli spettri molecolari nell'atmosfera.

3. I laser a fibra LiDAR a singola frequenza e larghezza di linea stretta trovano anche applicazioni molto importanti nei sistemi LiDAR o di telemetria laser. Utilizzando un laser a fibra a singola frequenza e larghezza di linea stretta come sorgente luminosa di rilevamento, combinato con la rilevazione a coerenza ottica, è possibile realizzare un LiDAR o un telemetro a lunga distanza (centinaia di chilometri). Questo principio di funzionamento è lo stesso della tecnologia OFDR in fibra ottica, quindi non solo offre un'elevatissima risoluzione spaziale, ma può anche aumentare la distanza di misurazione. In questo sistema, la larghezza della linea spettrale del laser o la lunghezza di coerenza determinano l'intervallo di misurazione della distanza e la precisione di misurazione, quindi maggiore è la coerenza della sorgente luminosa, maggiori sono le prestazioni dell'intero sistema.