Das Funktionsprinzip eines Lasers mit einer ultraschmalen Emissionslinie

Laser mit ultraschmaler Linienbreitesind Laserlichtquellen mit einer extrem schmalen spektralen Linienbreite, die typischerweise kHz oder sogar Hz erreicht, was deutlich weniger ist als die von herkömmlichen Lasern (normalerweise im MHz-Bereich). Ihr Grundprinzip besteht darin, das Laserfrequenzrauschen zu unterdrücken und die Emissionslinie durch verschiedene technische Maßnahmen zu verbreitern, wodurch eine extrem hohe Monochromatizität und Frequenzstabilität erreicht werden kann.

Grundlegendes Funktionsprinzip

1. Grundprinzip der Lasererzeugung:

Genau wie normale Laser,Laser mit ultraschmaler Linienbreitebasieren auf dem Prinzip der stimulierten Emission und bestehen aus einem Verstärkungsmedium, einem Resonator und einer Pumpquelle. Unter dem Einfluss der Pumpquelle kommt es im Verstärkungsmedium zu einer Besetzungsumkehr, und durch die Frequenzauswahl des Resonators wird Laser erzeugt. 

2. Technologien zur Linienbreitenkomprimierung:

 Ultralanges Resonatordesign:Durch Erhöhen der Länge des Resonators (z. B. durch Verwendung eines Ring- oder Glasfaserresonators) verbessert ein längerer optischer Pfad die Frequenzselektivität und unterdrückt nichtresonante Frequenzkomponenten.

 Hochwertiger Resonator:Durch die Verwendung verlustarmer optischer Komponenten (z. B. faseroptischer Hohlräume mit extrem geringem Verlust und Linsen mit hohem Reflexionsvermögen) zur Schaffung eines hochwertigen Resonators wird die durch Verluste innerhalb des Hohlraums verursachte Linienbreitenverbreiterung reduziert. 

Aktive Frequenzstabilisierungstechnologie:Mittels Phasenregelkreis (PLL) und Pound-Drever-Hall (PDH) wird die Laserfrequenz an einen hochstabilen Referenzstandard (z. B. atomare Übergangslinien, Fabry-Perot-Standards und Faser-Bragg-Gitter) gekoppelt, wodurch Frequenzdrift in Echtzeit kompensiert wird.

Unterdrückung von Lärmquellen:Eine geräuscharme Pumpquelle, eine Temperaturregelung und ein stoßfestes Design werden verwendet, um Störungen der Laserfrequenz aufgrund externer Faktoren wie mechanische Vibrationen, Temperaturschwankungen und Stromrauschen zu reduzieren.

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