窄线宽半导体激光器是一种光谱线宽很窄的激光器件，通常在1kHz至10kHz范围内，通过外腔光栅或DFB半导体设计实现*窄线宽。其核心技术指标包括温度/PZT调谐功能(调谐范围达GHz级别)、保偏光纤输出及高于40dB的边模抑制比。这类激光器广泛应用于相干通信、光纤传感、激光雷达、精密测量和量子技术等领域。
特性与工作原理： 该激光器的核心优势在于良好的单色性和相干性，源于光场相位的稳定性，其线宽受自发辐射、载流子密度变化等因素影响，可通过减小损耗、提高功率或延长光腔长度来压缩线宽。
窄线宽半导体激光器的工作原理基于半导体材料的能带结构与光子-电子相互作用：
受激发射：当半导体材料受泵浦光源激励时，电子从价带跃迁至导带，形成电子-空穴对。这些载流子在谐振腔内复合并释放光子，形成激光辐射。
谐振腔优化：通过采用单纵模激光腔、增加光腔长度、引入光谱滤波器(如外腔光栅、DFB结构)等技术，抑制多模振荡，减小光谱线宽，实现单频输出。
反馈机制：部分设计利用自注入锁定、负反馈或互注入锁定等技术，进一步稳定激光频率，压窄线宽。
主要应用领域： 窄线宽半导体激光器在多个领域发挥关键作用：
相干光通信：支持高复杂度调制格式，提升传输速率和频谱效率。
光纤传感与计量学：用于高精度光谱分析、引力波探测及分布式光纤传感系统，依赖其长相干长度实现微弱信号检测。
激光雷达：在FMCW激光雷达中，窄线宽确保远距离(如200米外)反射光的相干接收，提升测距精度。
量子精密测量与生化传感：作为原子泵浦光源(如冷原子实验)，或应用于拉曼光谱、共聚焦显微成像，满足量子干涉和高分辨率探测需求。
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