Obwohl sowohl Spektrum als auch Spektrum elektromagnetische Spektren sind, sind die Analysemethoden und Testinstrumente von Spektrum und Spektrum aufgrund des Frequenzunterschieds sehr unterschiedlich. Einige Probleme sind im optischen Bereich schwierig zu lösen, aber es ist einfacher, sie durch Frequenzumwandlung in den elektrischen Bereich zu lösen.
Beispielsweise ist das Spektrometer, das ein abtastendes Beugungsgitter als frequenzselektives Filter verwendet, derzeit das am weitesten verbreitete in kommerziellen Spektrometern. Sein Wellenlängen-Abtastbereich ist breit (1 Mikron) und sein dynamischer Bereich ist groß (mehr als 60 dB). Allerdings ist die Wellenlängenauflösung auf etwa ein Dutzend Pikometer (> 1 GHz) begrenzt. Mit einem solchen Spektrometer ist es unmöglich, das Laserspektrum mit einer Linienbreite von Megahertz direkt zu messen. Derzeit sind DFB und DBR nicht möglich. Die Linienbreite von Halbleiterlasern liegt in der Größenordnung von 10 MHz, und die Linienbreite von Faserlasern kann unter Verwendung der Technologie mit externem Resonator kleiner als die Größenordnung von Kilohertz sein. Es ist sehr schwierig, die Auflösungsbandbreite von Spektrometern weiter zu verbessern und die Spektralanalyse von Lasern mit extrem schmaler Linienbreite zu realisieren. Dieses Problem kann jedoch leicht durch optische Überlagerung gelöst werden.
Derzeit verfügen sowohl Agilent als auch R&S-Unternehmen über Spektrographen mit einer Auflösungsbandbreite von 10 Hz. Echtzeit-Spektrographen können die Auflösung auch auf 0,1 MHz verbessern. Theoretisch kann die optische Heterodyn-Technologie verwendet werden, um das Problem des Messens und Analysierens von Millihertz-Linienbreiten-Laserspektren zu lösen. Die Entwicklungsgeschichte der optischen Heterodyn-Spektroskopie-Analysetechnologie wird überprüft, ob es sich um ein optisches Zweistrahl-Überlagerungsverfahren oder ein optisches Einstrahl-Überlagerungsverfahren für DFB-Laser handelt. Das zeitverzögerte Weiß-Heterodyn-Verfahren von abgestimmten Lasern und die genaue Messung schmaler spektraler Linienbreiten werden alle durch Spektralanalyse realisiert. Das Spektrum des optischen Bereichs wird in den Mittelfrequenzbereich verschoben, der durch optische Überlagerungstechnologie einfach zu handhaben ist. Die Auflösung des Elektrodomänen-Spektrumanalysators kann leicht die Größenordnung von Kilohertz oder sogar Hertz erreichen. Für den Hochfrequenz-Spektrumanalysator hat die höchste Auflösung 0,1 mHz erreicht, also ist es einfach zu lösen. Die Messung und Analyse der Laserspektroskopie mit schmaler Linienbreite, ein Problem, das nicht durch direkte Spektralanalyse gelöst werden kann, verbessert die Genauigkeit der Spektralanalyse erheblich.
Anwendungen von schmalbandigen Lasern:
1. Optischer Fasersensor für Erdölpipeline;
2. Akustische Sensoren und Hydrophone;
3. Lidar, Ranging und Fernerkundung;
4. Kohärente optische Kommunikation;
5. Laserspektroskopie und atmosphärische Absorptionsmessung;
6. Laser-Seed-Quelle.
