单频激光器是指一种输出频率极为单一的激光器,频率的稳定性能够达到非常高的水平。其输出光波长只有一个或少量不同的,且光波长间能量差异非常小,具备最小的频率抖动和相位噪音。
单频激光器的输出频率约为THz,非常适用于精密测量、干涉、光学加工、科学实验等领域。单频输出的激光器对频率稳定性和重复性都要求极高,常采用飞秒或其他特殊激光器作为光源。
单频激光器最显著的特点就是频谱的窄和频率的稳定性,具体体现在以下几个方面:
其一,单频激光器的输出光束质量高,波前质量稳定性好,具有极高的横模抑制比;
其二,单频激光器具备非常窄的共振峰,通常低于数千兆赫范围内的几兆赫,达到亚兆赫甚至百千赫的级别;
其三,单频激光器的频率稳定性优异,略高于10^-9的级别,能够满足绝大部分实验和应用需求;
其四,单频激光器满足寿命长、噪声小、偏振性好、纵模间隙大等特点。
根据不同的应用场景和具体要求,单频激光器又可细分为多个类型,主要包括:
其一,DFB激光器(Distributed Feedback):包括普通DFB、DFB阵列、DFB耦合阵列、超腔DFB、增强型DFB等,这些类型的DFB激光器常用于光纤通信、光存储和光学谱学等领域;
其二,VCSEL激光器(Vertical Cavity Surface Emitting Laser):是一种新型激光器,在数据通信和面板屏幕等领域得到广泛应用。
单频激光器广泛应用于许多领域,主要包括:
其一,精密测量:单频激光器的频率稳定性高、抖动小,有极高的测量精度。比如用于光栅干涉测量、激光陀螺、惯性导航等。
其二,科学实验:单频激光器的相位稳定性高,非常适用于一些对相干度要求高的实验,如激光干涉、亚毫米波辐射、高精度光谱等领域。
其三,光学加工:单频激光器广泛应用于高精度微加工、光刻、精密打标等领域,由于其频率稳定性高,能够有效保障产品质量和加工精度。