الاتصالات الكمومية: ليزرات ذات عرض خط طيفي ضيق

الاتصالات الكمومية:ليزرات ذات عرض خط ضيق

ليزر ذو عرض خط ضيقالليزر ذو العرض الطيفي الضيق هو نوع من الليزر يتميز بخصائص بصرية خاصة، إذ ينتج شعاع ليزر ذو عرض طيفي ضيق للغاية. ويُقصد بعرض الخط الطيفي لهذا النوع من الليزر عرض طيفه، والذي يُعبر عنه عادةً بعرض النطاق الترددي ضمن وحدة تردد، ويُعرف هذا العرض أيضًا باسم "عرض الخط الطيفي" أو ببساطة "عرض الخط". يتميز الليزر ذو العرض الطيفي الضيق بعرض خط طيفي ضيق، يتراوح عادةً بين بضع مئات من الكيلوهرتز (kHz) وبضعة ميغاهرتز (MHz)، وهو أصغر بكثير من عرض الخط الطيفي لليزر التقليدي.

التصنيف حسب بنية التجويف:

1. تنقسم ليزرات الألياف ذات التجويف الخطي إلى نوعين: ليزر انعكاس براغ الموزع (DBR) وليزر التغذية الراجعة الموزعة (ليزر DFBيتكون الليزران من بنيتين. يتميز خرج الليزر من كليهما بضوء عالي التماسك ذي عرض خط طيفي ضيق وضوضاء منخفضة. يمكن لليزر الألياف DFB تحقيق كل من التغذية الراجعة لليزر وليزراختيار الوضع، لذلك يكون استقرار تردد الليزر الناتج جيدًا، ومن الأسهل الحصول على خرج وضع طولي واحد مستقر.

2. تُنتج ليزرات الألياف ذات التجويف الحلقي أشعة ليزر ضيقة النطاق عن طريق إدخال مرشحات ضيقة النطاق، مثل تجاويف تداخل فابري-بيرو، أو محززات الألياف، أو تجاويف ساغناك الحلقية، داخل التجويف. مع ذلك، ونظرًا لطول التجويف، تكون المسافة بين الأنماط الطولية صغيرة، ويسهل حدوث قفزة في النمط تحت تأثير البيئة، كما أن استقرارها ضعيف.

استخدام المنتج:

1. المستشعر البصري: يُعدّ الليزر ذو العرض الطيفي الضيق مصدرًا مثاليًا للضوء في مستشعرات الألياف الضوئية، حيث يُمكن من خلال دمجه معها تحقيق قياسات عالية الدقة والحساسية. فعلى سبيل المثال، في مستشعرات الألياف الضوئية لقياس الضغط أو درجة الحرارة، يُسهم استقرار الليزر ذي العرض الطيفي الضيق في ضمان دقة نتائج القياس.

٢. القياس الطيفي عالي الدقة: تتميز ليزرات عرض الخط الطيفي الضيق بعرض خط طيفي ضيق للغاية، مما يجعلها مصادر مثالية لأجهزة قياس الطيف عالية الدقة. باختيار الطول الموجي وعرض الخط المناسبين، يمكن استخدام ليزرات عرض الخط الطيفي الضيق لإجراء تحليل وقياس طيفي دقيقين. على سبيل المثال، في أجهزة استشعار الغازات والرصد البيئي، يمكن استخدام ليزرات عرض الخط الطيفي الضيق لتحقيق قياسات دقيقة للامتصاص الضوئي والانبعاث الضوئي والأطياف الجزيئية في الغلاف الجوي.

3. تُعدّ ليزرات الألياف أحادية التردد ذات عرض الخط الطيفي الضيق من التطبيقات المهمة للغاية في أنظمة الليدار أو أنظمة قياس المسافة بالليزر. فباستخدام ليزر ألياف أحادي التردد ذي عرض خط طيفي ضيق كمصدر ضوئي للكشف، وبالاقتران مع الكشف البصري المتماسك، يُمكن إنشاء نظام ليدار أو جهاز قياس مسافة لمسافات طويلة (مئات الكيلومترات). يعتمد هذا المبدأ على نفس آلية عمل تقنية OFDR في الألياف الضوئية، مما يمنحه دقة مكانية عالية جدًا، بالإضافة إلى زيادة مسافة القياس. في هذا النظام، يُحدد عرض الخط الطيفي لليزر أو طول التماسك نطاق قياس المسافة ودقته، لذا كلما كان تماسك مصدر الضوء أفضل، كان أداء النظام ككل أفضل.