Kvantová komunikácia: lasery s úzkou šírkou čiary

Kvantová komunikácia:lasery s úzkou šírkou čiary

Laser s úzkou šírkou čiaryje druh laseru so špeciálnymi optickými vlastnosťami, ktorý sa vyznačuje schopnosťou produkovať laserový lúč s veľmi malou optickou šírkou čiary (t. j. úzkym spektrom). Šírka čiary laseru s úzkou šírkou čiary sa vzťahuje na šírku jeho spektra, zvyčajne vyjadrenú v šírke pásma v rámci jednotkovej frekvencie, a táto šírka je tiež známa ako „spektrálna šírka čiary“ alebo jednoducho „šírka čiary“. Lasery s úzkou šírkou čiary majú úzku šírku čiary, zvyčajne medzi niekoľkými stovkami kilohertzov (kHz) a niekoľkými megahertzmi (MHz), čo je oveľa menej ako šírka spektrálnej čiary konvenčných laserov.

Klasifikácia podľa štruktúry dutiny:

1. Vláknové lasery s lineárnou dutinou sa delia na lasery s distribuovaným Braggovým odrazom (DBR laser) a lasery s distribuovanou spätnou väzbou (DFB laser) dve štruktúry. Výstupný laser oboch laserov je vysoko koherentné svetlo s úzkou šírkou čiary a nízkym šumom. Vláknový laser DFB dokáže dosiahnuť spätnú väzbu ajlaservýber režimu, takže stabilita výstupnej laserovej frekvencie je dobrá a je jednoduchšie dosiahnuť stabilný výstup jedného pozdĺžneho režimu.

2. Vláknové lasery s prstencovou dutinou produkujú úzkopásmové lasery zavedením úzkopásmových filtrov, ako sú interferenčné dutiny Fabry-Perot (FP), vláknové mriežky alebo Sagnacove prstencové dutiny, do dutiny. Avšak kvôli dlhej dĺžke dutiny je interval pozdĺžneho módu malý a mód sa pod vplyvom prostredia ľahko preskakuje, čo má nízku stabilitu.

Aplikácia produktu:

1. Optický senzor Úzkopásmový laser ako ideálny zdroj svetla pre optické vláknové senzory môže v kombinácii s optickými vláknovými senzormi dosiahnuť vysoko presné a citlivé meranie. Napríklad pri tlakových alebo teplotných optických senzoroch pomáha stabilita úzkopásmového laseru zabezpečiť presnosť výsledkov merania.

2. Spektrálne meranie s vysokým rozlíšením Lasery s úzkou šírkou čiary majú veľmi úzke spektrálne šírky čiar, vďaka čomu sú ideálnymi zdrojmi pre spektrometre s vysokým rozlíšením. Výberom správnej vlnovej dĺžky a šírky čiary je možné lasery s úzkou šírkou čiary použiť na presnú spektrálnu analýzu a spektrálne meranie. Napríklad v plynových senzoroch a monitorovaní životného prostredia je možné lasery s úzkou šírkou čiary použiť na dosiahnutie presných meraní optickej absorpcie, optickej emisie a molekulárnych spektier v atmosfére.

3. Jednofrekvenčné vláknové lasery s úzkou šírkou čiary Lidar majú tiež veľmi dôležité uplatnenie v systémoch liDAR alebo laserového merania vzdialenosti. Použitím jednofrekvenčného vláknového laseru s úzkou šírkou čiary ako zdroja detekčného svetla v kombinácii s detekciou optickej koherencie je možné vytvoriť liDAR alebo diaľkomer na dlhé vzdialenosti (stovky kilometrov). Tento princíp fungovania je rovnaký ako technológia OFDR v optických vláknach, takže má nielen veľmi vysoké priestorové rozlíšenie, ale môže tiež zvýšiť meraciu vzdialenosť. V tomto systéme šírka spektrálnej čiary laseru alebo koherenčná dĺžka určuje rozsah merania vzdialenosti a presnosť merania, takže čím lepšia je koherencia svetelného zdroja, tým vyšší je výkon celého systému.