光纤型窄线宽激光器以及半导体型的窄线宽激光器线宽对比测试 - 筱晓光子实验分析⑥

一,激光器线宽

激光线宽，指激光光源发射光谱的半高全宽，是光源单色性的量度,精确测量激光器的线宽对于评价单频激光器的性能非常重要。窄线宽单纵模光纤激光器可以保证激光具有极好的相干特性,其相干长度可达200km以上。窄线宽半导体光纤激光器因其线宽窄、噪声低、抗电磁干扰强等性能,广泛应用于光纤传感、石油勘探、管道监控、激光雷达和海底通信以及其他高精度光谱测量领域。传统常用光谱分析仪对光源线宽进行分析，但波长分辨率仅限制在十几皮米。如果使用光谱分析仪和F-P干涉仪测量分辨率显然不够，对千赫兹量级或更低频率的窄线宽激光器进行分析更加困难。
因此，使用高性能频谱分析仪通过延时自外差法对光电流的频谱进行分析能精确反映被测激光器的线宽指标。

二,延时自外差法测量线宽

延时自外差法是一种精准测量单纵模窄线宽激光器线宽较好的方法，对于延时自外差法系统,激光器发出的光波经耦合器分成两路，一路经过光纤延迟线，另一路经过声光调制器进行移频，两路光波自身光频非常大(可高达几百太赫兹以上)，但是经过移频，频移量有几十到几百兆赫兹，此时两路光频相差仅为频移量，远远小于光波本身频率，满足拍频条件。频谱分析仪测量的为相干叠加后得到的光电流谱线，此时可从延时光电流谱线测定窄线宽激光器的线宽。

 延时自外差法示意图 

三,实验下测试结果  实验中分别测量了Denselight光纤型单频超窄线宽激光器和1550nm RIO半导体型窄线宽激光器。实验室系统配置如下图所示：  
  
 
 
 

窄线宽激光器输出光功率为10mW，经过光纤耦合器C1分成两路，一路经过延时光纤FDL，另一路经过200MHz的声光调制器AOM，两路最终汇合到耦合器C2进行耦合拍频，通过光电探测器PD进行光电转换，将信号传输到频谱分析仪SA进行拍频测量，从而得到待测激光器的线宽拍频的功率谱信号。

DL光纤型激光器线宽 

Denselight光纤型单频超窄线宽激光器的半高全宽为50KHz。

 RIO半导体型激光器线宽 

1550nm RIO半导体型窄线宽激光器的半高全宽为15KHz。

基于延时自外差法搭建窄线宽激光器线宽测量平台，通过采用20km的延时光纤以及声光调制器移频，对频谱仪测量参数进行优化选择，对测量功率谱进行拟合，最后得到的激光器线宽与原厂报告数据几乎没有误差，说明我们实验室的线宽测试平台精度很高

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