影响激光器窄线宽的主要因素

为了实现具有非常窄的辐射带宽（线宽）的激光器，在激光器设计中需要考虑以下因素：

首先，需要实现单频操作。这可以通过使用具有小增益带宽和短激光腔（导致大的自由光谱范围）的增益介质来容易地实现。目标应该是在没有模式跳变的情况下长期稳定的单频操作。

其次，需要将外部噪声的影响降至最低。这需要稳定的谐振器设置（单色），或针对机械振动的特殊保护。电泵浦激光器需要使用低噪声电流或电压源，而光泵浦激光器需要具有低强度噪声作为泵浦光源。此外，需要避免所有的反馈光波，例如通过使用法拉第隔离器。理论上，外部噪声的影响小于内部噪声，例如增益介质中的自发发射。当噪声频率高时，这很容易实现，但当噪声频率低时，对线宽的影响最为重要。

第三，激光设计需要优化，以最大限度地减少激光噪声，尤其是相位噪声。高腔内功率和长谐振器是优选的，尽管在这种情况下更难实现稳定的单频操作。

系统优化需要了解不同噪声源的重要性，因为根据主要噪声源需要不同的测量。例如，如果实际线宽由机械噪声确定，则根据Schawlow-Townes方程最小化的线宽不一定使实际线宽最小化。

噪声特性和性能规范。

窄线宽激光器的噪声特性和性能指标都是微不足道的问题。条目中讨论了不同的测量技术线宽，尤其是要求几kHz或更小的线宽。此外，仅考虑线宽值并不能给出所有噪声特性；有必要给出完整的相位噪声谱以及相对强度的噪声信息。线宽值至少需要与测量时间或考虑长期频率漂移的其他信息相结合。

当然，不同的应用有不同的要求，在不同的实际情况下需要考虑什么水平的噪声性能指标。

窄线宽激光器的应用

1.一个非常重要的应用是在传感领域，例如压力或温度光纤传感器、各种干涉仪传感、使用不同吸收激光雷达检测和跟踪气体、使用多普勒激光雷达测量风速。一些光纤传感器需要几kHz的激光线宽，而在LIDAT测量中，100kHz的线宽就足够了。

2.光学频率测量需要非常窄的源线宽，这需要稳定技术来实现。

3.光纤通信系统对线路宽度的要求相对宽松，主要用于发射机或检测或测量。