תקשורת קוונטית: לייזרים בעלי רוחב קו צר

תקשורת קוונטית:לייזרים בעלי רוחב קו צר

לייזר רוחב קו צרהוא סוג של לייזר בעל תכונות אופטיות מיוחדות, המאופיין ביכולת לייצר קרן לייזר עם רוחב קו אופטי קטן מאוד (כלומר, ספקטרום צר). רוחב הקו של לייזר בעל רוחב קו צר מתייחס לרוחב הספקטרום שלו, המתבטא בדרך כלל ברוחב הפס בתוך יחידת תדר, ורוחב זה ידוע גם בשם "רוחב קו ספקטרלי" או פשוט "רוחב קו". ללייזרים בעלי רוחב קו צר יש רוחב קו צר, בדרך כלל בין כמה מאות קילוהרץ (kHz) לכמה מגה-הרץ (MHz), שהוא קטן בהרבה מרוחב הקו הספקטרלי של לייזרים קונבנציונליים.

סיווג לפי מבנה חלל:

1. לייזרי סיבים בעלי חלל ליניארי מחולקים לסוג החזרת בראג מבוזרת (לייזר DBR) וסוג משוב מבוזר (לייזרלייזר DFB) שני מבנים. לייזר הפלט של שני הלייזרים הוא אור קוהרנטי ביותר עם רוחב קו צר ורעש נמוך. לייזר סיבים DFB יכול להשיג גם משוב לייזר וגםלייזרבחירת מצב, כך שיציבות תדר לייזר הפלט טובה, וקל יותר להשיג פלט יציב במצב אורכי יחיד.

2. לייזרי סיבים בעלי חלל טבעת מפיקים לייזרים בעלי רוחב צר על ידי החדרת מסנני פס צר כגון חללי הפרעה מסוג Fabry-Perot (FP), סריג סיבים או חללי טבעת סאגנאק לחלל. עם זאת, בשל אורך החלל הארוך, מרווח המצבים האורכי קטן, וקל לקפוץ ממצב תחת השפעת הסביבה, והיציבות ירודה.

יישום מוצר:

1. חיישן אופטי לייזר צר רוחב כמקור אור אידיאלי לחיישני סיבים אופטיים, בשילוב עם חיישני סיבים אופטיים, יכול להשיג מדידה מדויקת ורגישה גבוהה. לדוגמה, בחיישני סיבים אופטיים ללחץ או טמפרטורה, יציבותו של לייזר צר רוחב קו מסייעת להבטיח את דיוק תוצאות המדידה.

2. מדידה ספקטרלית ברזולוציה גבוהה לייזרים בעלי רוחב קו צר הם בעלי רוחב קווים ספקטרלי צר מאוד, מה שהופך אותם למקורות אידיאליים עבור ספקטרומטרים ברזולוציה גבוהה. על ידי בחירת אורך הגל ורוחב הקו הנכונים, ניתן להשתמש בלייזרים בעלי רוחב קו צר לניתוח ספקטרלי מדויק ומדידה ספקטרלית. לדוגמה, בחיישני גז וניטור סביבתי, ניתן להשתמש בלייזרים בעלי רוחב קו צר כדי להשיג מדידות מדויקות של בליעה אופטית, פליטה אופטית וספקטרום מולקולרי באטמוספירה.

3. ללייזרי סיבים בעלי רוחב קו צר בתדר יחיד מסוג LiDAR יש גם יישומים חשובים מאוד במערכות מדידת טווח לייזר. שימוש בלייזר סיבים בעלי רוחב קו צר בתדר יחיד כמקור אור לגילוי, בשילוב עם גילוי קוהרנטיות אופטי, מאפשר לבנות LiDAR או מד טווח למרחקים ארוכים (מאות קילומטרים). לעיקרון זה יש את אותו עקרון עבודה כמו טכנולוגיה OFDR בסיבים אופטיים, כך שלא רק שיש לו רזולוציה מרחבית גבוהה מאוד, אלא גם יכול להגדיל את מרחק המדידה. במערכת זו, רוחב הקו הספקטרלי או אורך הקוהרנטיות של הלייזר קובע את טווח מדידת המרחק ואת דיוק המדידה, כך שככל שהקוהרנטיות של מקור האור טובה יותר, כך ביצועי המערכת כולה גבוהים יותר.