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Medición de ancho de línea láser

2021-08-17
Aunque tanto el espectro como el espectro de frecuencia son espectro electromagnético, debido a la diferencia de frecuencia, los métodos de análisis y los instrumentos de prueba del espectro y el espectro de frecuencia son muy diferentes. Algunos problemas son difíciles de resolver en el dominio óptico, pero es más fácil resolverlos a través de la conversión de frecuencia al dominio eléctrico.
Por ejemplo, los espectrómetros que utilizan rejillas de difracción de barrido como filtros selectivos de frecuencia son actualmente los más utilizados en los espectrómetros comerciales. Tienen un amplio rango de exploración de longitud de onda (1 μm) y un gran rango dinámico (por encima de 60 dB), pero la resolución de la longitud de onda solo se limita a una docena. Un picómetro (>1GHz) más o menos. Es imposible utilizar un instrumento de este tipo para medir directamente el espectro láser con un ancho de línea del orden de megahercios. En la actualidad, el ancho de línea de los láseres de semiconductores DFB y DBR es del orden de 10 MHz, y después del uso de la tecnología de cavidad externa para reducir en gran medida el ancho de línea espectral, el ancho de línea de los láseres de fibra ya puede ser inferior al orden de los kilohercios. Para mejorar aún más el ancho de banda de resolución del espectrómetro, es muy difícil lograr una espectroscopia láser de ancho de línea extremadamente estrecho. Sin embargo, este problema se puede resolver fácilmente mediante heterodino óptico.
En la actualidad, tanto las empresas Agilent como R&S disponen de analizadores de espectro con un ancho de banda de resolución de 10 Hz. El analizador de espectro en tiempo real también puede aumentar la resolución a 0,1 MHz. En teoría, el uso de la tecnología óptica heterodina puede resolver el problema de la medición y el análisis de la espectroscopia láser de ancho de línea de milihercios. Revise el historial de desarrollo de la tecnología de análisis de espectro heterodino óptico, ya sea el método heterodino óptico de doble haz de láseres DFB o el método heterodino blanco retardado de láseres sintonizables individuales, la medición precisa del ancho de línea espectral estrecho se logra a través del análisis de espectro . Usando tecnología heterodina óptica para mover el espectro del dominio óptico al dominio eléctrico de frecuencia intermedia fácil de manejar, la resolución del espectrómetro de dominio eléctrico puede alcanzar fácilmente el orden de kilohercios o incluso hercios. Para los analizadores de espectro de alta frecuencia, la resolución más alta ha llegado a 0,1 mHz. Por lo tanto, es fácil resolver el problema de la medición y el análisis de la espectroscopia láser de ancho de línea estrecho, que es un problema que no puede resolverse mediante el análisis espectroscópico directo. Mejora considerablemente la precisión del análisis espectral.
Aplicaciones de láseres de ancho de línea estrecho:
1. Detección de fibra óptica de oleoductos
2. Sensores acústicos, hidrófonos
3. Lidar, alcance, teledetección
4. Comunicación óptica coherente
5. Espectroscopia láser, medición de absorción atmosférica.
6. Fuente de semilla láser