窄線寬半導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半導體設計實現(xiàn)*窄線寬。其核心技術指標包括溫度/PZT調(diào)諧功能(調(diào)諧范圍達GHz級別)、保偏光纖輸出及高于40dB的邊模抑制比。這類激光器廣泛應用于相干通信、光纖傳感、激光雷達、精密測量和量子技術等領域。
特性與工作原理： 該激光器的核心優(yōu)勢在于良好的單色性和相干性，源于光場相位的穩(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、提高功率或延長光腔長度來壓縮線寬。
窄線寬半導體激光器的工作原理基于半導體材料的能帶結構與光子-電子相互作用：
受激發(fā)射：當半導體材料受泵浦光源激勵時，電子從價帶躍遷至導帶，形成電子-空穴對。這些載流子在諧振腔內(nèi)復合并釋放光子，形成激光輻射。
諧振腔優(yōu)化：通過采用單縱模激光腔、增加光腔長度、引入光譜濾波器(如外腔光柵、DFB結構)等技術，抑制多模振蕩，減小光譜線寬，實現(xiàn)單頻輸出。
反饋機制：部分設計利用自注入鎖定、負反饋或互注入鎖定等技術，進一步穩(wěn)定激光頻率，壓窄線寬。
主要應用領域： 窄線寬半導體激光器在多個領域發(fā)揮關鍵作用：
相干光通信：支持高復雜度調(diào)制格式，提升傳輸速率和頻譜效率。
光纖傳感與計量學：用于高精度光譜分析、引力波探測及分布式光纖傳感系統(tǒng)，依賴其長相干長度實現(xiàn)微弱信號檢測。
激光雷達：在FMCW激光雷達中，窄線寬確保遠距離(如200米外)反射光的相干接收，提升測距精度。
量子精密測量與生化傳感：作為原子泵浦光源(如冷原子實驗)，或應用于拉曼光譜、共聚焦顯微成像，滿足量子干涉和高分辨率探測需求。
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