Truyền thông lượng tử: laser có độ rộng vạch phổ hẹp

Truyền thông lượng tử:laser có độ rộng vạch hẹp

Laser có độ rộng vạch hẹpLaser có độ rộng vạch quang học hẹp là một loại laser có đặc tính quang học đặc biệt, được đặc trưng bởi khả năng tạo ra chùm tia laser có độ rộng vạch quang học rất nhỏ (tức là phổ hẹp). Độ rộng vạch của laser có độ rộng vạch hẹp đề cập đến độ rộng của phổ của nó, thường được biểu thị bằng băng thông trong một đơn vị tần số, và độ rộng này cũng được gọi là "độ rộng vạch phổ" hoặc đơn giản là "độ rộng vạch". Laser có độ rộng vạch hẹp thường nằm trong khoảng từ vài trăm kilohertz (kHz) đến vài megahertz (MHz), nhỏ hơn nhiều so với độ rộng vạch phổ của các laser thông thường.

Phân loại theo cấu trúc khoang:

1. Laser sợi quang khoang tuyến tính được chia thành loại phản xạ Bragg phân bố (Laser DBR) và loại phản hồi phân bố (Laser DFB(hai cấu trúc). Tia laser đầu ra của cả hai loại laser đều là ánh sáng có độ kết hợp cao, độ rộng vạch hẹp và độ nhiễu thấp. Laser sợi quang DFB có thể đạt được cả phản hồi laser vàtia laserViệc lựa chọn chế độ giúp đảm bảo độ ổn định tần số laser đầu ra, và dễ dàng thu được đầu ra chế độ dọc đơn ổn định.

2. Laser sợi quang dạng vòng tạo ra laser có độ rộng dải hẹp bằng cách đưa các bộ lọc dải hẹp như khoang giao thoa Fabry-Perot (FP), lưới sợi quang hoặc khoang vòng Sagnac vào trong khoang. Tuy nhiên, do chiều dài khoang lớn, khoảng cách giữa các mode dọc nhỏ, dễ bị nhảy mode dưới ảnh hưởng của môi trường và độ ổn định kém.

Ứng dụng sản phẩm:

1. Cảm biến quang học: Laser có độ rộng vạch hẹp là nguồn sáng lý tưởng cho các cảm biến sợi quang, khi kết hợp với các cảm biến sợi quang, có thể đạt được phép đo độ chính xác cao và độ nhạy cao. Ví dụ, trong các cảm biến sợi quang áp suất hoặc nhiệt độ, độ ổn định của laser có độ rộng vạch hẹp giúp đảm bảo độ chính xác của kết quả đo.

2. Đo phổ độ phân giải cao: Laser có độ rộng vạch phổ hẹp có độ rộng vạch phổ rất nhỏ, khiến chúng trở thành nguồn lý tưởng cho máy quang phổ độ phân giải cao. Bằng cách chọn bước sóng và độ rộng vạch phổ phù hợp, laser có độ rộng vạch phổ hẹp có thể được sử dụng để phân tích và đo phổ chính xác. Ví dụ, trong cảm biến khí và giám sát môi trường, laser có độ rộng vạch phổ hẹp có thể được sử dụng để thực hiện các phép đo chính xác về sự hấp thụ quang học, phát xạ quang học và phổ phân tử trong khí quyển.

3. Laser sợi quang đơn tần có độ rộng vạch phổ hẹp cũng có những ứng dụng rất quan trọng trong hệ thống LiDAR hoặc hệ thống đo khoảng cách bằng laser. Sử dụng laser sợi quang đơn tần có độ rộng vạch phổ hẹp làm nguồn sáng dò, kết hợp với phát hiện độ kết hợp quang học, có thể xây dựng hệ thống LiDAR hoặc máy đo khoảng cách tầm xa (hàng trăm km). Nguyên lý này có cùng nguyên tắc hoạt động với công nghệ OFDR trong sợi quang, do đó nó không chỉ có độ phân giải không gian rất cao mà còn có thể tăng khoảng cách đo. Trong hệ thống này, độ rộng vạch phổ laser hoặc chiều dài kết hợp quyết định phạm vi đo khoảng cách và độ chính xác đo, vì vậy độ kết hợp của nguồn sáng càng tốt thì hiệu suất của toàn hệ thống càng cao.