外差線寬測量詳細介紹定義:
測量激光線寬的技術,基于光束與其自身經過時間延時后的光之間的拍音得到。
圖1:測量激光線寬的自外差測量裝置
自外差方法是一種用于測量激光器線寬(光譜寬度)的外差技術,尤其是單頻激光器。基本裝置如圖1所示。一部分激光光束進入長光纖中從而得到時間延遲。另一部分光束則進入由恒定頻率(通常為幾十 MHz)驅動的聲光調制器(AOM),使光束產生等于該恒定頻率的頻移。兩束光后來通過分束器疊加在一起,光探測器(通常為光二極管)記錄得到的拍音(中心位于AOM頻率)。通過這個信號可以計算出激光器的線寬。
如果時間延時足夠長,疊加的光束基本上是不相干的,這時輸出光譜僅僅為激光輸出光譜的自卷積,這時激光線寬很容易算出來。但是,這里足夠長是指在一種特殊情形中,是比較難以給出明確答案的問題。常用的標準是延遲長度要大于相干長度,而相干長度則來源于要測量的線寬。這在白噪聲情況下表達是準確的,但是如果存在更高的低頻噪聲時則是不正確的,例如窄線寬光纖激光器中會存在后者的噪聲。如果不理解這些問題,得到的測量線寬值可能會是錯誤的(通常偏低)。
自外差裝置中的延遲時間可看做是有限測量時間,表明小于測量時間倒數的噪聲頻率影響很小。這樣如果瞬時頻率漲落具有很大的1/f噪聲,那么當時間延遲比較短時,測量得到的線寬值也比較小,這是大多數激光二極管的情形。
在測量非常窄線寬激光器(長相干長度)時,獲得非相干光束需要很長的延遲時間,這是比較不實際的。在這種情況下,也可以采用較短的時間延遲,但是數據處理會非常復雜。另一個方法是采用這種技術的延伸,即采用循環光纖環。
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