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光纖型窄線寬激光器以及半導(dǎo)體型的窄線寬激光器線寬對(duì)比測(cè)試 - 筱曉光子

來源:筱曉(上海)光子技術(shù)有限公司   2022年03月18日 09:34  

一,激光器線寬


激光線寬,指激光光源發(fā)射光譜的半高全寬,是光源單色性的量度,精確測(cè)量激光器的線寬對(duì)于評(píng)價(jià)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好的相干特性,其相干長度可達(dá)200km以上。
窄線寬半導(dǎo)體光纖激光器因其線寬窄、噪聲低、抗電磁干擾強(qiáng)等性能,廣泛應(yīng)用于光纖傳感、石油勘探、管道監(jiān)控、激光雷達(dá)和海底通信以及其他高精度光譜測(cè)量領(lǐng)域。傳統(tǒng)常用光譜分析儀對(duì)光源線寬進(jìn)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(cè)量分辨率顯然不夠,對(duì)千赫茲量級(jí)或更低頻率的窄線寬激光器進(jìn)行分析更加困難。

因此,使用高性能頻譜分析儀通過延時(shí)自外差法對(duì)光電流的頻譜進(jìn)行分析能精確反映被測(cè)激光器的線寬指標(biāo)。



二,延時(shí)自外差法測(cè)量線寬

延時(shí)自外差法是一種精準(zhǔn)測(cè)量單縱模窄線寬激光器線寬較好的方法,對(duì)于延時(shí)自外差法系統(tǒng),激光器發(fā)出的光波經(jīng)耦合器分成兩路,一路經(jīng)過光纖延遲線另一路經(jīng)過聲光調(diào)制器進(jìn)行移頻,兩路光波自身光頻非常大(可高達(dá)幾百太赫茲以上)但是經(jīng)過移頻,頻移量有幾十到幾百兆赫茲此時(shí)兩路光頻相差僅為頻移量,遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于光波本身頻率滿足拍頻條件。頻譜分析儀測(cè)量的為相干疊加后得到的光電流譜線,此時(shí)可從延時(shí)光電流譜線測(cè)定窄線寬激光器的線寬。



 延時(shí)自外差法示意圖 

三,實(shí)驗(yàn)下測(cè)試結(jié)果  實(shí)驗(yàn)中分別測(cè)量了Denselight光纖型單頻超窄線寬激光器和1550nm RIO半導(dǎo)體型窄線寬激光器。實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)配置如下圖所示:  
  
 
 
 


窄線寬激光器輸出光功率為10mW,經(jīng)過光纖耦合器C1分成兩路,一路經(jīng)過延時(shí)光纖FDL,另一路經(jīng)過200MHz的聲光調(diào)制器AOM,兩路最終匯合到耦合器C2進(jìn)行耦合拍頻,通過光電探測(cè)器PD進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換,將信號(hào)傳輸?shù)筋l譜分析儀SA進(jìn)行拍頻測(cè)量,從而得到待測(cè)激光器的線寬拍頻的功率譜信號(hào)。




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。



 RIO半導(dǎo)體型激光器線寬 





1550nm RIO半導(dǎo)體型窄線寬激光器的半高全寬為15KHz。


基于延時(shí)自外差法搭建窄線寬激光器線寬測(cè)量平臺(tái),通過采用20km的延時(shí)光纖以及聲光調(diào)制器移頻,對(duì)頻譜儀測(cè)量參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化選擇,對(duì)測(cè)量功率譜進(jìn)行擬合,最后得到的激光器線寬與原廠報(bào)告數(shù)據(jù)幾乎*,說明我們實(shí)驗(yàn)室的線寬測(cè)試平臺(tái)精度很高

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Denselight單頻超窄線寬激光器

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1550nm RIO可調(diào)諧窄線寬激光器

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1550nm耦合器

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1550nm保偏聲光調(diào)制器

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1550nm單模單極光纖隔離器

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1550nm單模光纖衰減器

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納秒級(jí)光纖延遲線

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