Communication quantique : lasers à raie spectrale étroite

Communication quantique :lasers à largeur de raie étroite

Laser à largeur de ligne étroiteUn laser à raie spectrale étroite est un type de laser aux propriétés optiques particulières, caractérisé par sa capacité à produire un faisceau laser à très faible largeur de raie (c'est-à-dire à spectre étroit). La largeur de raie d'un laser à raie spectrale étroite correspond à la largeur de son spectre, généralement exprimée en bande passante à une fréquence unitaire. Cette largeur est également appelée « largeur de raie spectrale » ou simplement « largeur de raie ». Les lasers à raie spectrale étroite présentent une largeur de raie très faible, généralement comprise entre quelques centaines de kilohertz (kHz) et quelques mégahertz (MHz), bien inférieure à la largeur de raie spectrale des lasers conventionnels.

Classification selon la structure de la cavité :

1. Les lasers à fibre à cavité linéaire sont divisés en lasers à réflexion de Bragg distribuée (lasers DBR) et en lasers à rétroaction distribuée (Laser DFB) deux structures. Le laser de sortie des deux lasers produit une lumière hautement cohérente, à faible largeur de raie et à faible bruit. Le laser à fibre DFB permet à la fois une rétroaction laser etlaserLa sélection du mode permet une bonne stabilité de la fréquence du laser de sortie et facilite l'obtention d'une sortie stable en mode longitudinal unique.

2. Les lasers à fibre à cavité annulaire produisent des faisceaux laser à bande étroite grâce à l'introduction de filtres à bande étroite, tels que des cavités interférentielles Fabry-Perot (FP), des réseaux de Bragg ou des cavités annulaires de Sagnac. Cependant, la grande longueur de la cavité induit un faible intervalle entre les modes longitudinaux, ce qui favorise les sauts de mode sous l'effet de l'environnement et nuit à leur stabilité.

Application du produit :

1. Capteur optique : Un laser à raie spectrale étroite constitue une source lumineuse idéale pour les capteurs à fibre optique. Associé à ces capteurs, il permet d’obtenir des mesures de haute précision et de haute sensibilité. Par exemple, dans les capteurs à fibre optique de pression ou de température, la stabilité du laser à raie spectrale étroite contribue à garantir la précision des résultats de mesure.

2. Mesure spectrale haute résolution. Les lasers à raie spectrale étroite possèdent des largeurs de raie très faibles, ce qui en fait des sources idéales pour les spectromètres haute résolution. En choisissant la longueur d'onde et la largeur de raie appropriées, ces lasers permettent une analyse et une mesure spectrales précises. Par exemple, dans les capteurs de gaz et la surveillance environnementale, ils permettent de réaliser des mesures précises de l'absorption optique, de l'émission optique et des spectres moléculaires dans l'atmosphère.

3. Les lasers à fibre monomodes à faible largeur de raie sont également très importants pour les systèmes LiDAR (détection de cohérence optique). L'utilisation d'un tel laser comme source de lumière de détection, combinée à la détection de cohérence optique, permet de réaliser des systèmes LiDAR ou des télémètres longue portée (plusieurs centaines de kilomètres). Ce principe de fonctionnement est similaire à celui de la technologie OFDR (détection de cohérence optique) en fibre optique ; il offre ainsi une très haute résolution spatiale et permet d'accroître la distance de mesure. Dans ce système, la largeur de raie spectrale du laser, ou longueur de cohérence, détermine la portée et la précision de la mesure ; par conséquent, plus la cohérence de la source lumineuse est élevée, meilleures sont les performances globales du système.