窄线宽单频激光器因其高的光谱纯度和频率稳定性,在精密测量、光通信、传感等领域具有不可替代的作用。
1.窄线宽单频激光器的核心在于实现单一纵模振荡,并保持输出激光的频率稳定。其关键技术包括:
单纵模选择机制:
分布式反馈(DFB)结构:通过布拉格光栅提供选择性反射,仅允许特定波长(纵模)起振。
外部腔反馈(ECL):利用外部反射镜或光纤光栅形成短腔,抑制多模竞争。
饱和吸收体(如半导体可饱和吸收镜SAS):动态抑制多模噪声,稳定单频输出。
频率稳定技术:
主动反馈控制:通过鉴频模块(如拍频检测或分子吸收谱)实时监测频率偏移,并调整腔长或电流。
被动温度控制:采用恒温槽或热电制冷器(TEC)减少环境温度波动对折射率的影响。
窄线宽来源:通过延长腔长或提高反射率可压窄线宽。
2.窄线宽单频激光器稳定性表现:
(1)频率稳定性
短期稳定性:受腔长波动、电流噪声等影响,典型短期线宽可达kHz量级。
长期稳定性:通过主动反馈或温度控制,可实现分钟至小时级频率漂移<1MHz。
环境敏感性:温度变化可能导致频率偏移数GHz,需精密温控。
(2)功率稳定性
输出功率波动通常<0.1%(RMS),通过APC(自动功率控制)电路可进一步抑制。
(3)抗干扰能力
模式竞争抑制:通过设计高增益阈值差抑制边模,确保单频输出。
外部扰动隔离:采用隔振平台、屏蔽电磁干扰(EMI)等措施降低环境噪声影响。
