窄線寬單頻光纖激光器技術應用

大家所熟悉的光纖傳感一般指的布拉格光柵+ASE寬帶光源結構的光時域反射機制，盡管在解調方面大多依賴國外產品，但這種解決方案還是得到了相對廣泛的應用，尤其是在橋梁、建筑物、馬路和油罐等領域一般都可以滿足中低端的民用需求。

窄線寬單頻光纖激光器的出現為我們打開了光纖傳感的另一扇門，而且其應用價值和社會意義更為重大！不同于普通光纖傳感應用，該解決方案是專門針對超遠距離、超高精度和超高敏感度市場應用的，主要有：石油勘探、軍事國防、管道監控、激光雷達和海底通信等等，是光纖傳感技術發展之最新成就。

單頻光纖激光器是一種基于半導體激光器泵浦，稀土摻雜光纖作為增益介質，結合相對復雜的控制技術的高精密單縱模超窄線寬激光光源，能提供低的相位噪聲和相對強度噪聲，極窄的頻譜線寬和長相干長度。

單頻窄線寬光纖激光器在密集波分復用系統、相干光通信系統、分布式光纖傳感器以及微波光子等方面有重要的應用，尤其是長距離分布式光纖傳感器非常需要線寬kHz量級的長相干長度光源。單頻窄線寬光纖激光器可采用線形腔或環行腔結構。但無論是采用線形腔還是環形腔，為獲得穩定的單頻窄線寬激光，需要通過腔形結構設計消除多縱模振蕩，并抑制跳模；或是對輸入腔內的較大線寬激光進行線寬壓縮，即是光譜線寬壓縮，以獲得窄線寬激光輸出。腔形結構設計主要有采用超短線形腔結構，增大縱模間距，獲得單頻激光輸出；或在腔內插入高精細度的窄帶濾波器選模，獲得單頻激光輸出；或在線形腔中加入偏振態控制元件，控制相遇兩光波的偏振態消除空間燒空效應，抑制多縱模振蕩；或在激光腔內加入可飽和吸收體，形成增益柵選模，抑制跳模，獲得單頻激光輸出。光譜線寬壓縮則主要采用布里淵增益譜線寬壓縮，或通過與腔外注入光混頻干涉形成折射率光柵與增益光柵選模，獲得窄線寬激光輸出。通過腔形結構保證單頻運轉的光纖激光器，其輸出線寬通常可小于10 kHz。

利用輸出信號光分束反饋注入諧振腔內，在增益介質中與腔內振蕩激光干涉，形成光致折射率光柵與增益光柵，兩者共同作用選擇縱模，并有效地抑制跳模，獲得穩定的單頻窄線寬激光輸出。該光纖激光器不僅結構簡單、全光纖化，而且光譜線寬窄、頻率穩定和信噪比高，能夠應用于密集波分復用系統、相干光通信系統和分布式光纖傳感器等領域。