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线宽测量方法与超窄激光光谱线宽测量解决方案
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2017-10-12
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光谱线宽测量是对激光光谱成分的测量。不同类型的激光器，其线宽的数值会有几个量级的差异：经过特别稳频的连续激光器其光谱线宽可以达到1Hz以下，而有些激光器则可以覆盖几个THz范围宽的光谱，如飞秒激光器。
光谱线宽的原始数值由Shawlow-Townes表达式给出，它从本质上说明了线宽是由自发辐射过程引起的相位变化造成的。对于稀土掺杂激光器，比如掺铒光纤激光器，Shawlow-Townes线宽数值在mHz范围内。
一般来说，窄线宽激光器的真实线宽是难以测量的：所有的测量方法均受限于有限的测量时间，及在这段时间内激光光源的线宽受到的由不同噪音源引起的频率抖动的影响，如泵浦激光器噪声、声学噪声、振动噪声等。以窄线宽激光器为例，测得的线宽可以看作是测量系统在积分时间内的技术噪声源造成的综合的频率抖动。
线宽测量方法
自外差法：
通常情况下，使用自外差拍频法测量激光光谱线宽。在该方法中，信号通过一个两路不均衡的马赫-增德尔光纤干涉仪，其中一路有AOM移频器，另一路为延迟光纤（图1）。对于窄线宽激光器的测量，延迟光纤的长度通常是25km，对应约120us的时间延迟。两路光信号干涉产生一个形状和宽度与激光线宽有关的频谱。
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