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窄线宽激光器广泛的应用领域介绍

发布时间:2022-12-10   点击次数:122次
   窄线宽激光器是通过可调滤波器、F-B滤波器、Bragg光栅等波长选择器对增益谱内起振的纵模数进行限制,只让满足特定条件的少数几个纵模,甚至只有一个纵模发生激光振荡。窄线宽光纤激光器的输出光具有高的时间相干性和极低的相位噪声,使得其在高分辨干涉仪、相干通信、光纤传感和激光雷达等领域具有重要的应用。
 
  (1)目前大多数激光测距仪是基于脉冲激光的光时域反射原理,即通过测量激光脉冲发射和经目标反射回接收器的时间差进行测距,这种测量的精度一般为1-10米,测量距离仅有10-20公里。这主要受限于激光的脉冲宽,激光脉冲越短,测量精就越高,但同时激光线宽也大大增加,增大了探测的噪声,迅速降低了动态探测距离。如果利用单纵模光纤激光器作为探测光源,基于频率调制连续波技术和光波相干原理,则能实现几百公里、精度小于1米的探测。
 
  (2)对于光纤传感,同样可以利用频率调制连续波技术和光波相干原理,实现超高精、超远距离以及微弱信号的测量。单纵模窄线宽光纤激光的一部分被耦合进一个有固定反射率的参考臂中,该参考臂充当本地振荡器LO),另一根光纤充当传感光纤。从传感光纤反射回来的激光与来自本地振荡器的参考光一起混频产生一个光拍频,该拍频与它经的时间延迟差相对应,传感光纤上远处的信息就可以通过测量拍频来获取。利用这种技术进行探测,可实现敏感-100dB百亿分之一)的信号测量。基于单纵模窄线宽光纤激光器的光纤传感技术,可广泛应用于石油天然气管道的泄漏监测全球现有500万公里石油天然气管道,目前依靠人工巡逻的方式进行监测)、电力系统的输电损耗监测(由于当前的高压线路缺乏精确的温压力探测,每年损失电能上千亿美元)、核电站的安全监测未来(主要能源之一)、油井的温和压力实时监控等。
 
  (3)另外,在光纤通信中,目前商用光源的激光线宽为0.2nm(20dB),尽管DWDM技术的应用大大提高了信息传输的信道数,但由于信号光源激光线宽的限制,其在C波段也仅有80信道。为了适应当前和未来社会对于海量信息传输和处理的要求,需要不断拓展光纤的带宽(如,当前世界各正在研究的超宽带(S+C+L)光传输技术)。利用单纵模窄线宽光纤激光器作为通信光源,为我们解决该问题提供了另一种技术途径。单纵模窄线宽光纤激光的线宽仅为目前商用通信光源线宽的十万分之一,这可以大大减少信道的宽和信道之间的间距,仅在C波段就可以将光纤通信的信道数提高几个数量级,此外,该激光器极窄的线宽减小了传输过程中光纤的色散,更有利于远距离传输。

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