Основные принципы и применение одночастотных узкополосных лазеров

Принципы работы узкополосных лазеров с обратной связью на основе волоконной брэгговской решетки:

Серия PureSpectrum NLL компании TeraXion использует технологию, сочетающую в себе волоконный фильтр на основе брэгговской решетки с фазовым сдвигом и высокостабильную схему драйвера. Основной принцип работы заключается в контроле частоты лазера в реальном времени с помощью оптического дискриминатора, используя узкополосные фильтрующие свойства волоконной брэгговской решетки для подавления колебаний с несколькими продольными модами, сохраняя при этом стабильность длины волны благодаря модулю управления температурой. Эта конструкция сочетает в себе малошумящие характеристики лазера полупроводниковые лазеры с узкой шириной линии в компактном корпусе, достигая ширины линии порядка 5 кГц, что делает ее пригодной для высокоточных приложений, таких как лидары и распределенные волоконные датчики.

Основные принципы реализации узкой линии излучения в полупроводниковые лазеры:

Одночастотные полупроводниковые лазеры с узкой линией излучения обеспечивают однопродольную моду излучения благодаря структуре с распределенной обратной связью (DFB) или распределенным брэгговским отражателем (DBR). 

Ключевые особенности:

1) инжекция носителей для создания инверсии населенностей;

2) обратная связь по резонатору для усиления вынужденного излучения;

3) подавление конкуренции поперечных мод. Оптимизация структуры эпитаксиального слоя и процесса покрытия поверхности резонатора позволяет снизить шум спонтанного излучения, улучшить стабильность длины волны и добиться узкой линии излучения.

Области применения: оптическая связь и зондирование, лидары и дальномерные системы. Системы когерентной оптической связи, лидары большой дальности и межспутниковая лазерная связь, и другие. Например, использование одночастотного узкополосного лазера (ширина линии составляет всего лишь кГц) в качестве источника света может повысить чувствительность приемника на 7–14 дБ, увеличить дальность передачи данных по сверхбольшим оптоволоконным линиям и обеспечить поддержку современных методов модуляции, таких как фазовая и частотная модуляция.