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揭秘單頻固定外腔半導體激光器 (FECL)：半導體激光器 (FECL)也可以有超低噪聲
在追求極致精度與穩定性的光學世界里，光源的性能往往是整個系統的基石。無論是探測光纖中微弱的聲波振動，還是實現高速相干光通信，亦或是進行高分辨氣體光譜分析，單頻、窄線寬、波長高度穩定的激光光源都是不可或缺的心臟。今天，就讓我們一起認識一位在這個領域表現卓越的優等生;單頻固定外腔半導體激光器 (Fixed External Cavity Laser Diode, FECL)。
450-1000nm固定外腔半導體激光器
1060-1525nm固定外腔半導體激光器
在追求極致精度與穩定性的科學前沿，光源的性能往往決定整個研究的成敗。上海頻準激光科技股份有限公司推出的固定外腔半導體激光器（FECL），正以其超窄線寬、超低噪聲和優異穩定性，成為眾多高端科研應用的核心光源。
何為固定外腔半導體激光器？
固定外腔半導體激光器（FECL）通過獨特的外腔結構設計，將半導體增益芯片與精密光學元件結合，實現了傳統激光器難以企及的性能指標。與傳統外腔半導體激光器相比，FECL具有不跳模、線寬窄的特性；與光纖分布反饋激光器相比，它又展現出超低強度噪聲和超大調制帶寬的優勢。這種獨特的技術路線，使FECL在原子物理、量子計算和精密測量等領域脫穎而出。
典型產品參數解析
頻準激光FECL-短波系列產品具有以下典型參數：
頻準激光FECL-1xxx-xx系列產品具有以下典型參數：
頻準FECL的核心技術優勢
頻準激光采用光通訊級半導體激光封裝技術，結合高調制帶寬的驅動源，打造出了多項性能指標突出的FECL產品。無論是超窄線寬、超低噪聲，還是在可見光波段的穩定輸出，頻準激光的FECL產品都為量子技術、精密測量、科研實驗等領域的創新發展提供了可靠的光源支撐。
極致的光譜性能
頻準FECL的線寬可小于5kHz（100μs積分時間），結果如圖1-5所示遠低于傳統半導體激光器。這種超窄線寬特性意味著極長的相干長度，為干涉測量和量子干涉實驗提供了基礎。常規通信波長光譜信噪比高達>70dB，結果如圖6所示；可見光光譜信噪比也達到＞50dB，確保了輸出激光的純凈度，有效避免多模干擾，結果如圖7-11所示。
圖1.采用延時自外差法，用20 km光纖延時，根據拍頻信號20 dB寬度，測得780nm線寬約40.6kHz。
圖2.采用延時自外差法，用20 km光纖延時，根據拍頻信號20 dB寬度，測得852nm線寬約28.7kHz。
圖3.采用延時自外差法，用20 km光纖延時，根據拍頻信號20 dB寬度，測得1064.00 nm線寬約19.9 kHz。
圖4.采用延時自外差法，用20 km光纖延時，根據拍頻信號20 dB寬度，測得1187.05 nm線寬約10.8 kHz。
圖5.采用延時自外差法，用20 km光纖延時，根據拍頻信號20 dB寬度，測得1550.12nm線寬約2.6 kHz。
圖6.1550.12nm輸出光譜測試，光譜信噪比80.25 dB
圖7.679nm輸出光譜測試，光譜信噪比51.57 dB
圖8.689nm輸出光譜測試，光譜信噪比55.2 dB
圖9.698nm輸出光譜測試，光譜信噪比55.2 dB
圖10.707nm輸出光譜測試，光譜信噪比55 dB
圖11.780nm輸出光譜測試，光譜信噪比52 dB
出色的穩定性表現
頻準FECL表現出優異的功率穩定性，RMS功率穩定性<0.5%（3小時），為長時間實驗提供了可靠保障，如圖12和圖13所示。
圖12.1397nm功率烤機2160小時RMS約為0.71％
圖13.707nm功率烤機12小時RMS約為0.06％
超低噪聲特性
頻準FECL在相對強度噪聲指標上表現突出，達到<-145 dBc/Hz@10KHz，甚至在某些測試中達到-150 dBc/Hz@100 kHz。如圖14-16所示。這種超低噪聲特性使其在靈敏度要求極高的實驗中成為不可替代的光源。
圖14.1550.12nm激光器相對強度噪聲<-145 dBc/Hz@10KHz，（10Hz-10MHz）RMS積分值約0.013%
圖15.689nm激光器相對強度噪聲<-145 dBc/Hz@10KHz，（10Hz-10MHz）RMS積分值約0.017%
圖16.698nm激光器相對強度噪聲<-149 dBc/Hz@10KHz，（10Hz-10MHz）RMS積分值約0.013%
光束質量：如絲般純凈均勻
這是FECL最引以為傲的特性之一。其輸出光斑呈現完美的圓形高斯光斑，能量分布均勻，中心光斑明亮而銳利。在光路中對焦，可以形成一個極其細膩、幾乎無雜質的光點。
圖17.798nm激光光斑
圖18.780nm M²
應用場景：從實驗室到產業界
量子技術研究
在冷原子物理和量子計算領域，頻準FECL為原子捕獲、量子態操控提供了精準光源。
精密測量與傳感
在分布式光纖傳感領域，FECL的波長穩定性和低噪聲特性使其能夠檢測微弱振動和溫度變化。這對于油氣管道監測、地震預警等應用具有重要意義。
相干光通信
FECL的大調制帶寬和低相位噪聲特性，使其在相干光學通信領域表現出色，能夠提升通信系統的容量和傳輸距離。
為何選擇頻準FECL？
頻準激光不僅提供高性能產品，更注重用戶體驗：
緊湊型設計：小巧的封裝尺寸（133×83×25mm）節省寶貴實驗空間
低功耗：<12W的功耗，降低運行成本
靈活定制：支持波長和參數定制，滿足特殊需求
全面技術支持：為科研用戶提供專業的技術支持和服務
從實驗室研究到產業化應用，頻準激光致力于為科研工作者提供最可靠的光源解決方案，幫助科學家們探索未知，拓展人類認知的邊界。
關于頻準
上海頻準激光科技股份有限公司成立于2017年，是國家高新技術企業和國家級專精特新小巨人企業。于上海市嘉定區徐行鎮張江科技示范園，現有員工四百多人，其中博士十余名，高級工程師多名。頻準激光致力于高端單頻光纖激光器的研發與生產，為國家重大項目提供了國際一流的激光技術和產品。
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