Komunikacja kwantowa: lasery o wąskiej szerokości linii

Komunikacja kwantowa:lasery o wąskiej szerokości linii

Laser o wąskiej szerokości liniiLaser o wąskiej szerokości linii to rodzaj lasera o szczególnych właściwościach optycznych, charakteryzujący się zdolnością do wytwarzania wiązki laserowej o bardzo małej szerokości linii optycznej (tj. wąskim widmie). Szerokość linii lasera o wąskiej szerokości linii odnosi się do szerokości jego widma, zazwyczaj wyrażonej w szerokości pasma w jednostce częstotliwości, a szerokość ta jest również znana jako „szerokość linii widmowej” lub po prostu „szerokość linii”. Lasery o wąskiej szerokości linii mają wąską szerokość linii, zazwyczaj od kilkuset kiloherców (kHz) do kilku megaherców (MHz), co jest znacznie mniej niż szerokość linii widmowej laserów konwencjonalnych.

Klasyfikacja według struktury wnęki:

1. Lasery światłowodowe z liniową wnęką dzielą się na lasery typu rozproszonego odbicia Bragga (laser DBR) i lasery typu rozproszonego sprzężenia zwrotnego (Laser DFB) dwie struktury. Wyjście laserowe obu laserów to wysoce spójne światło o wąskiej szerokości linii i niskim poziomie szumów. Laser światłowodowy DFB może osiągnąć zarówno sprzężenie zwrotne, jak ilaserwybór trybu, dzięki czemu stabilność częstotliwości wyjściowej lasera jest dobra i łatwiej jest uzyskać stabilne wyjście pojedynczego trybu podłużnego.

2. Lasery światłowodowe z pierścieniową wnęką generują lasery o wąskiej szerokości poprzez wprowadzenie do wnęki filtrów wąskopasmowych, takich jak wnęki interferencyjne Fabry'ego-Perota (FP), kraty światłowodowe lub wnęki pierścieniowe Sagnaca. Jednak ze względu na dużą długość wnęki, interwał modów podłużnych jest mały, co ułatwia przeskok modów pod wpływem środowiska, a stabilność jest słaba.

Zastosowanie produktu:

1. Czujnik optyczny. Laser o wąskiej szerokości wiązki, jako idealne źródło światła dla czujników światłowodowych, w połączeniu z czujnikami światłowodowymi, pozwala na uzyskanie pomiarów o wysokiej precyzji i czułości. Na przykład w czujnikach światłowodowych ciśnienia lub temperatury, stabilność lasera o wąskiej szerokości wiązki pomaga zapewnić dokładność wyników pomiaru.

2. Pomiar widmowy o wysokiej rozdzielczości. Lasery o wąskiej szerokości linii charakteryzują się bardzo wąską szerokością linii widmowej, co czyni je idealnymi źródłami dla spektrometrów o wysokiej rozdzielczości. Poprzez dobór odpowiedniej długości fali i szerokości linii, lasery o wąskiej szerokości linii mogą być wykorzystywane do dokładnej analizy widmowej i pomiarów widmowych. Na przykład w czujnikach gazów i systemach monitoringu środowiska lasery o wąskiej szerokości linii mogą być wykorzystywane do dokładnych pomiarów absorpcji optycznej, emisji optycznej i widm molekularnych w atmosferze.

3. Lidarowe lasery światłowodowe o wąskiej szerokości linii i pojedynczej częstotliwości mają również bardzo ważne zastosowania w systemach lidarowych (liDAR) lub laserowych systemach pomiaru odległości. Wykorzystując laser światłowodowy o wąskiej szerokości linii i pojedynczej częstotliwości jako źródło światła detekcyjnego, w połączeniu z detekcją koherentną optycznie, można zbudować lidar lub dalmierz o dużym zasięgu (setki kilometrów). Zasada działania tej technologii opiera się na tej samej zasadzie, co technologia OFDR w światłowodach, co zapewnia nie tylko bardzo wysoką rozdzielczość przestrzenną, ale także pozwala na zwiększenie odległości pomiaru. W tym systemie szerokość linii widmowej lasera lub długość koherentna określa zakres pomiaru odległości i dokładność pomiaru, więc im lepsza koherentność źródła światła, tym wyższa wydajność całego systemu.