Comunicação quântica: lasers de linha espectral estreita

Comunicação quântica:lasers de largura de linha estreita

Laser de largura de linha estreitaÉ um tipo de laser com propriedades ópticas especiais, caracterizado pela capacidade de produzir um feixe de laser com uma largura de linha óptica muito pequena (ou seja, espectro estreito). A largura de linha de um laser de largura de linha estreita refere-se à largura do seu espectro, geralmente expressa em termos de largura de banda dentro de uma frequência unitária, e essa largura também é conhecida como "largura de linha espectral" ou simplesmente "largura de linha". Os lasers de largura de linha estreita têm uma largura de linha estreita, geralmente entre algumas centenas de quilohertz (kHz) e alguns megahertz (MHz), que é muito menor do que a largura de linha espectral dos lasers convencionais.

Classificação pela estrutura da cavidade:

1. Os lasers de fibra de cavidade linear são divididos em lasers do tipo reflexão de Bragg distribuída (DBR) e lasers do tipo feedback distribuído (Laser DFB) duas estruturas. O laser de saída de ambos os lasers é uma luz altamente coerente com largura de linha estreita e baixo ruído. O laser de fibra DFB pode realizar tanto o feedback do laser quantolaserA seleção de modo garante boa estabilidade da frequência do laser de saída e facilita a obtenção de uma saída estável em modo longitudinal único.

2. Os lasers de fibra com cavidade em anel produzem lasers de largura estreita introduzindo filtros de banda estreita, como cavidades de interferência Fabry-Perot (FP), grades de fibra ou cavidades em anel Sagnac, na cavidade. No entanto, devido ao grande comprimento da cavidade, o intervalo do modo longitudinal é pequeno e o laser é propenso a saltos de modo sob a influência do ambiente, resultando em baixa estabilidade.

Aplicação do produto:

1. Sensor óptico: O laser de largura de linha estreita é uma fonte de luz ideal para sensores de fibra óptica. Ao ser combinado com esses sensores, permite medições de alta precisão e sensibilidade. Por exemplo, em sensores de fibra óptica de pressão ou temperatura, a estabilidade do laser de largura de linha estreita contribui para garantir a precisão dos resultados da medição.

2. Medição espectral de alta resolução: Lasers de linha espectral estreita possuem larguras de linha espectral muito estreitas, tornando-os fontes ideais para espectrômetros de alta resolução. Selecionando o comprimento de onda e a largura de linha corretos, lasers de linha espectral estreita podem ser usados ​​para análises e medições espectrais precisas. Por exemplo, em sensores de gás e monitoramento ambiental, lasers de linha espectral estreita podem ser usados ​​para obter medições precisas de absorção óptica, emissão óptica e espectros moleculares na atmosfera.

3. Os lasers de fibra de frequência única e largura de linha estreita para LiDAR também têm aplicações muito importantes em sistemas LiDAR ou de telemetria a laser. Utilizando um laser de fibra de frequência única e largura de linha estreita como fonte de luz de detecção, combinado com a detecção por coerência óptica, é possível construir um LiDAR ou telêmetro de longo alcance (centenas de quilômetros). Este princípio tem o mesmo funcionamento da tecnologia OFDR em fibra óptica, portanto, não só possui altíssima resolução espacial, como também pode aumentar a distância de medição. Neste sistema, a largura de linha espectral do laser ou o comprimento de coerência determinam o alcance e a precisão da medição de distância; assim, quanto melhor a coerência da fonte de luz, maior o desempenho de todo o sistema.