窄线宽单频光纤激光器技术应用

大家所熟悉的光纤传感一般指的布拉格光栅+ASE宽带光源结构的光时域反射机制，尽管在解调方面大多依赖国外产品，但这种解决方案还是得到了相对广泛的应用，尤其是在桥梁、建筑物、马路和油罐等领域一般都可以满足中低端的民用需求。

窄线宽单频光纤激光器的出现为我们打开了光纤传感的另一扇门，而且其应用价值和社会意义更为重大！不同于普通光纤传感应用，该解决方案是专门针对超远距离、超高精度和超高敏感度市场应用的，主要有：石油勘探、军事国防、管道监控、激光雷达和海底通信等等，是光纤传感技术发展之最新成就。

单频光纤激光器是一种基于半导体激光器泵浦，稀土掺杂光纤作为增益介质，结合相对复杂的控制技术的高精密单纵模超窄线宽激光光源，能提供低的相位噪声和相对强度噪声，极窄的频谱线宽和长相干长度。

单频窄线宽光纤激光器在密集波分复用系统、相干光通信系统、分布式光纤传感器以及微波光子等方面有重要的应用，尤其是长距离分布式光纤传感器非常需要线宽kHz量级的长相干长度光源。单频窄线宽光纤激光器可采用线形腔或环行腔结构。但无论是采用线形腔还是环形腔，为获得稳定的单频窄线宽激光，需要通过腔形结构设计消除多纵模振荡，并抑制跳模；或是对输入腔内的较大线宽激光进行线宽压缩，即是光谱线宽压缩，以获得窄线宽激光输出。腔形结构设计主要有采用超短线形腔结构，增大纵模间距，获得单频激光输出；或在腔内插入高精细度的窄带滤波器选模，获得单频激光输出；或在线形腔中加入偏振态控制元件，控制相遇两光波的偏振态消除空间烧空效应，抑制多纵模振荡；或在激光腔内加入可饱和吸收体，形成增益栅选模，抑制跳模，获得单频激光输出。光谱线宽压缩则主要采用布里渊增益谱线宽压缩，或通过与腔外注入光混频干涉形成折射率光栅与增益光栅选模，获得窄线宽激光输出。通过腔形结构保证单频运转的光纤激光器，其输出线宽通常可小于10 kHz。

利用输出信号光分束反馈注入谐振腔内，在增益介质中与腔内振荡激光干涉，形成光致折射率光栅与增益光栅，两者共同作用选择纵模，并有效地抑制跳模，获得稳定的单频窄线宽激光输出。该光纤激光器不仅结构简单、全光纤化，而且光谱线宽窄、频率稳定和信噪比高，能够应用于密集波分复用系统、相干光通信系统和分布式光纤传感器等领域。