窄线宽激光器技术及进展(特邀)

摘要

窄线宽激光器具有极高的光谱纯度、极大的峰值谱密度、超长的相干长度和极低的相位噪声,因而作为核心光源在引力波探测、光学时钟、冷原子物理、相干光通信、光学精密测量以及微波光子信号处理等领域中具有重要应用。激光及应用研究的深入开展,对激光器的综合参数性能提出了更高的要求,窄线宽激光器正沿着线宽超窄、时频超稳、波长可调和波长可扫等方向发展。立足激光腔内自发辐射与受激辐射的互作用原理,对激光腔的架构进行深入研究是目前实现窄线宽激光参数极致调控的重要研究思路之一。为了抑制自发辐射对受激辐射能量的扰动,激光自发明以来,逐渐发展了主腔激光、固定外腔反馈激光和自适应分布反馈激光等构型的激光器。其中,基于自适应分布反馈的激光架构主要是基于分布反馈对主激光腔内自发辐射的时空随机微扰进行深度抑制,达到对激光线宽进行波长自适应压缩的目的。本文首先介绍了窄线宽激光器的应用需求与架构演化脉络,随后介绍了主腔激光和固定外腔反馈激光的研究进展。然后重点介绍了新近发展的自适应分布反馈窄线宽激光器,对该类新型激光器的物理思想、核心器件和系统性能进行了分析和讨论。最后以分布式光纤传感、激光相干通信以及片上光信息处理作为典型应用领域介绍了窄线宽激光器的潜在应用,并展望了窄线宽激光器的发展前景和未来趋势。