窄線寬半導(dǎo)體激光器是一種光譜線寬很窄的激光器件，通常在1kHz至10kHz范圍內(nèi)，通過外腔光柵或DFB半導(dǎo)體設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)*窄線寬。其核心技術(shù)指標(biāo)包括溫度/PZT調(diào)諧功能(調(diào)諧范圍達(dá)GHz級(jí)別)、保偏光纖輸出及高于40dB的邊模抑制比。這類激光器廣泛應(yīng)用于相干通信、光纖傳感、激光雷達(dá)、精密測(cè)量和量子技術(shù)等領(lǐng)域。
特性與工作原理： 該激光器的核心優(yōu)勢(shì)在于良好的單色性和相干性，源于光場(chǎng)相位的穩(wěn)定性，其線寬受自發(fā)輻射、載流子密度變化等因素影響，可通過減小損耗、提高功率或延長(zhǎng)光腔長(zhǎng)度來壓縮線寬。
窄線寬半導(dǎo)體激光器的工作原理基于半導(dǎo)體材料的能帶結(jié)構(gòu)與光子-電子相互作用：
受激發(fā)射：當(dāng)半導(dǎo)體材料受泵浦光源激勵(lì)時(shí)，電子從價(jià)帶躍遷至導(dǎo)帶，形成電子-空穴對(duì)。這些載流子在諧振腔內(nèi)復(fù)合并釋放光子，形成激光輻射。
諧振腔優(yōu)化：通過采用單縱模激光腔、增加光腔長(zhǎng)度、引入光譜濾波器(如外腔光柵、DFB結(jié)構(gòu))等技術(shù)，抑制多模振蕩，減小光譜線寬，實(shí)現(xiàn)單頻輸出。
反饋機(jī)制：部分設(shè)計(jì)利用自注入鎖定、負(fù)反饋或互注入鎖定等技術(shù)，進(jìn)一步穩(wěn)定激光頻率，壓窄線寬。
主要應(yīng)用領(lǐng)域： 窄線寬半導(dǎo)體激光器在多個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮關(guān)鍵作用：
相干光通信：支持高復(fù)雜度調(diào)制格式，提升傳輸速率和頻譜效率。
光纖傳感與計(jì)量學(xué)：用于高精度光譜分析、引力波探測(cè)及分布式光纖傳感系統(tǒng)，依賴其長(zhǎng)相干長(zhǎng)度實(shí)現(xiàn)微弱信號(hào)檢測(cè)。
激光雷達(dá)：在FMCW激光雷達(dá)中，窄線寬確保遠(yuǎn)距離(如200米外)反射光的相干接收，提升測(cè)距精度。
量子精密測(cè)量與生化傳感：作為原子泵浦光源(如冷原子實(shí)驗(yàn))，或應(yīng)用于拉曼光譜、共聚焦顯微成像，滿足量子干涉和高分辨率探測(cè)需求。
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