Truyền thông lượng tử: laser có độ rộng vạch hẹp

Truyền thông lượng tử:laser có độ rộng vạch hẹp

Laser có độ rộng vạch hẹplà một loại laser có tính chất quang học đặc biệt, 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 là độ rộng phổ của nó, thường được biểu thị bằng băng thông trong một đơn vị tần số, và độ rộng này còn được gọi là "độ rộng vạch phổ" hoặc đơn giản là "độ rộng vạch". Laser có độ rộng vạch hẹp có độ rộng vạch hẹp, thường từ vài trăm kilohertz (kHz) đến vài megahertz (MHz), nhỏ hơn nhiều so với độ rộng vạch phổ của laser thông thường.

Phân loại theo cấu trúc khoang:

1. Laser sợi quang khoang tuyến tính được chia thành loại phản xạ Bragg phân tán (Laser DBR) và loại phản hồi phân tán (Tia laser DFB) hai cấu trúc. Tia laser đầu ra của cả hai tia laser đều là ánh sáng đồng nhất cao với độ rộng vạch phổ hẹp và độ nhiễu thấp. Laser sợi quang DFB có thể đạt được cả phản hồi laser vàtia laserlựa chọn chế độ, do đó độ ổn định tần số laser đầu ra tốt và dễ dàng có được đầu ra chế độ dọc đơn ổn định.

2. Laser sợi quang khoang vòng tạo ra laser có độ rộng hẹp bằng cách đưa các bộ lọc băng hẹp như khoang giao thoa Fabry-Perot (FP), cách tử sợi quang hoặc khoang vòng Sagnac vào khoang. Tuy nhiên, do chiều dài khoang dài, khoảng mode dọc nhỏ, dễ bị nhảy mode dưới tác động 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 cảm biến sợi quang, khi kết hợp với cảm biến sợi quang, có thể đạt được độ chính xác và độ nhạy cao. Ví dụ, trong 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 vạch phổ hẹp có độ rộng vạch phổ rất hẹp, khiến chúng trở thành nguồn lý tưởng cho các máy quang phổ độ phân giải cao. Bằng cách chọn đúng bước sóng và độ rộng vạch phổ, laser vạch phổ hẹp có thể được sử dụng để phân tích phổ và đo phổ chính xác. Ví dụ, trong cảm biến khí và giám sát môi trường, laser vạch phổ hẹp có thể được sử dụng để đo chính xác độ hấp thụ quang học, phát xạ quang học và phổ phân tử trong khí quyển.

3. Laser sợi quang hẹp đơn tần số LiDAR cũng có những ứng dụng rất quan trọng trong các hệ thống LiDAR hoặc đo khoảng cách bằng laser. Sử dụng laser sợi quang hẹp đơn tần số làm nguồn sáng phát hiện, kết hợp với phát hiện đồng nhất quang học, nó có thể tạo ra LiDAR hoặc máy đo khoảng cách xa (hàng trăm km). Nguyên lý hoạt động này tương tự như công nghệ OFDR trong cáp quang, do đó 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 độ dài đồng nhất quyết định phạm vi đo khoảng cách và độ chính xác đo lường. Độ đồng nhất của nguồn sáng càng cao thì hiệu suất của toàn bộ hệ thống càng cao.